循环动载作用下改良土路基累积塑性变形的数值模拟与试验研究循环动载作用下改良土路基累积塑性变形的数值模拟与试验研究.doc

循环动载作用下改良土路基累积塑性变形的数值模拟与试验研究 摘要: 为了研究循环荷载作用下高速铁路花岗岩全风化物改良土路基的累积塑性变形特性，引入路基变形的弹塑性循环蠕变模型，进行了有限元分析并与现场试验实测值对比。研究结果表明：循环蠕变模型可以较好地模拟路基的累积塑性变形；在200万次的循环动载作用下，花岗岩全风化物改良土路基的累积塑性变形很小，所以花岗岩全风化物经过改良以后可以用作高速铁路的路基填料，从而可以解决工程中常常遇到的弃方、借土、占地和生态、环保等方面的难题。 关键词： 循环动载；累积塑性变形；循环蠕变模型；有限元分析 中图分类号： 文献标志码：A 文章编号：1672-7029(2010)01- Numerical simulation and experimental research on accumulative plastic deformation of improved soil roadbed under cyclic dynamic loads DENG Tian-tian，WU Bin，ZHOU Yuan-heng (School of Civil Architecture Engineering.Central South University, Changsha 410075, China) Abstract: In order to study at the characteristics of accumulative plastic deformation of roadbed filled with completely weathered granite improved soil under cyclic loads, the elastic-plastic cyclic creep model of roadbed deformation was introduced, the results with the data of field test were analyzed and compared, and it proves that The cyclic creep model could be used to simulate the accumulative plastic deformation of roadbed well.The plastic deformation of roadbed filled with improved soil under 2 million times of the cyclic loads is small and completely weathered granite improved soil can be served as the filling of high-speed ,railway roadbed. Key words: cyclic loads; accumulative plastic deformation;cyclic creep model; finite elements analysis 花岗岩在我国华东、华南和中南地区分布广泛，风化层深厚。大部分全风化花岗岩的物理力学性质较差，如果经改良后能够作为高速铁路基床底层和路堤本体填料，则可解决工程中弃方、借土难题，创造巨大经济效益。在列车荷载产生的动应力重复作用下，基床会产生塑性变形，并且塑性变形随动应力的重复作用而累积增加。在路基的动力特性方面，国内外做了大量的研究，如：何群 [1]对全风化花岗岩高速铁路路基的动力特性及稳定性进行了研究；邹静容等[2]对高速公路全风化花岗岩路基路面结构动力特性模型试验研究进行了研究,分析论证了全风化花岗岩及其水泥稳定土和土工格室加强作为高速公路路基填料的可行性和适用范围；郭建湖[3]通过模拟高速列车荷载，研究了高低不平顺条件下高速铁路桥-隧过渡段路基的动力特性，证实了合理选择“超高”填筑过渡段对减小过渡段路基动态响应是非常有利的；Makoto[4]对软土地基上路基在火车荷载作用下的路基动应力和下沉进行了试验；Le [5]对具有不同刚度的路基进行了轮载试验。我国高速铁路现阶段正处于快速发展的建设时期，在路基填筑方面，常常由于沿线的A和B填料大量缺乏，基本上都是以路堑的弃碴作为填料。对于将大量的风化物进行改良，以取代A和B填料组填筑路基，以及周期性的列车荷载对各种不同改良土路基的塑性变形有何影响等，目前则尚无系统的研究成果。因此，对武广客运专线花岗岩全风化物改良土路基循环累积变形特性的研究就显得十分必要。本文对武广客运专线线路上DK2102+260处黄色花岗岩全风化物改