湿化作用下改良膨胀土永久变形特性多级加载试验研究

摘要

针对列车荷载与湿度变化作用下改良膨胀土累积塑性变形问题,以浩吉(浩勒报吉—吉安)铁路三荆段中膨胀土为研究对象,在素膨胀土、石灰改良土和水泥改良土最优含水率(w_(opt))基础上分别增湿2%,4%和6%,通过多级连续加载和单级加载的动三轴对比试验,分析湿化幅度、应力水平和应力历史对膨胀土及其改良土累积应变特性的影响。通过时间硬化方法考虑应力历史的影响,建立多级加载模式下累积应变的预估模型。研究结果表明:在含水率增至w_(opt)+2%后,素膨胀土累积应变急剧增大直至破坏;在含水率增至w_(opt)+6%的过程中,改良膨胀土累积应变基本表现为稳定型,水泥改良土相对石灰改良土抗湿化变形能力更强。在不同应力水平下,围压和动偏应力对累积应变的发展有不同的影响规律,当动偏应力σ_(d)与围压σ_(c)比值小于2时,围压对累积应变的影响起主导作用;当σ_(d)与σ_(c)比值大于2时,动偏应力对累积应变影响更大。在相同应力水平下,多级加载下试样累积应变均小于单级加载下试样累积应变,前期低应力水平作用可增强路基土强度,减小其永久变形。本文所提模型具有较好的适应性,素膨胀土及改良土的模型参数与含水率增幅呈线性关系。