非饱和石灰土的工程性状与动力响应特征试验研究

论文摘要

本文以非饱和石灰改性膨胀土为研究对象,立足于列车荷载下路基土的工程应用,通过室内试验,较为系统地研究了石灰土在静、动荷载作用下的强度与变形特性,并与重塑膨胀土及原状膨胀土的相应性质进行了对比,主要研究成果如下:首先,在分析石灰土与膨胀土压实特性及不同龄期与不同控制指标下石灰土的无侧限抗压强度的基础上,类比现场路基场地石灰土无侧限抗压强度值,并依据相关的路基基层施工技术规范要求,确定研究石灰土的掺灰比为3.0%及制样控制技术指标。在此基础上,根据轴平移技术,采用压力板仪量测石灰土的土水特征曲线,与原状膨胀土的试验成果对比分析,改性前后土体性质由粘性土向粉质粘土转变,进气值由膨胀土的210kPa降低至石灰土的67kPa,残余重力含水量则由膨胀土的13.5%左右升高至石灰土的16.5%。其次,对养护28d以上非饱和石灰土进行了三轴试验研究,其应力应变关系曲线为典型的应力软化型,表现出脆性性质;饱和重塑膨胀土则为稳定型到硬化型,主要表现为塑性性质;非饱和石灰土与重塑膨胀土的粘聚力均随含水量的减小而增大,摩擦角也随含水量的变化发生改变,而并非一定值。再次,开展了非饱和石灰土动三轴试验,获得其动骨干曲线及动弹模量随应变、围压和含水量变化的试验曲线,以Hardin-Drnevich所提出的等效阻尼比计算公式为依据,得到石灰土全应变范围内的阻尼比。分析了振动频率与固结比等因素对石灰土的动力响应特征的影响,动弹模量随着固结比的增高而增大,而振动频率对动弹模量的影响甚微;阻尼比受土样含水量及围压的影响较小,而频率及固结比对其有较大的影响,其中以频率的影响最为显著,随着频率的增大,阻尼比明显增大,而随着固结比的增大阻尼比则表现出减小的趋势。最后,在动力分析的基础上,分析了石灰土的临界动应力性质。石灰土的临界动应力在各状态下均处在一个相对稳定的应力范围内,这一界限范围值为190-200kPa;含水量与振动频率对石灰土的临界动应力值影响有限,随着含水量的增大和振动频率的增加,石灰土的临界动应力存在减小的趋势,趋近于上述范围的下限值190kPa。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 可进一步探讨的内容
• 1.4 本文的主要研究工作
• 第二章 膨胀土特征与石灰改性效应
• 2.1 概述
• 2.2 膨胀土物性指标
• 2.3 膨胀土与石灰土的压实特性
• 2.4 石灰土无侧限抗压强度特征
• 2.5 石灰土的持水特性
• 2.6 小结
• 第三章 非饱和石灰土三轴试验与强度特性
• 3.1 概述
• 3.2 试验仪器及试验方案
• 3.3 非饱和石灰土的应力应变关系分析
• 3.4 非饱和石灰土的强度特性
• 3.5 小结
• 第四章 列车循环荷载作用下石灰土的动力性质
• 4.1 概述
• 4.2 试验仪器及方案
• 4.3 等效线性模型（Hardin-Drnevich 模型）简介
• 4.4 石灰土的动应力应变关系分析
• 4.5 石灰土动力响应特征的影响因素
• 4.6 小结
• 第五章 石灰土的临界动应力性质
• 5.1 概述
• 5.2 临界动应力的影响因素与实验方案
• 5.3 临界动应力试验结果
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢