越江地铁荷载作用下软黏土孔压试验研究
发布时间：2022-01-24 08:12
杭州湾区域越江地铁往往穿越江底深厚软土层,同时上覆冲淤以及水位的变化会对地铁变形造成不利的影响,从而对地铁安全运营造成隐患。基于双向动三轴试验,首次模拟了越江地铁循环荷载对软黏土地基的作用,得到软黏土孔压发展曲线,并建立越江地铁作用下软黏土的孔压模型。研究结果表明:越江地铁循环荷载作用下,软黏土的孔压发展呈现出"急剧上升→增速减缓→趋于稳定"的变化规律;增大循环加载过程中的有效围压,孔隙水压力会上升;增大径向循环应力比孔隙水压力的稳定值会随之增大;采用二次对数模型能够较好地模拟越江地铁荷载作用下软黏土的孔压发展,且综合考虑了越江地铁荷载径向循环应力比和有效围压的影响,能够为越江地铁工后沉降的控制及预测提供相应的参考。
【文章来源】：岩石力学与工程学报. 2020,39(S1)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
试样孔径分布图Fig.1Distributiongraphofporediameterofsoilsamples
究越江地铁作用下软黏土孔压特性时更不能忽视围压变化的影响。已有关于双向循环荷载作用下围压影响的研究主要针对的公路交通荷载，且主要考虑的是不同固结围压对土体动力特性的作用[32-34]。而对于越江地铁盾构隧道而言，同一土层所受的先期固结应力往往是固定的，而列车循环荷载时受到的围压则会发生变动(见图4)，因此试验中的围压变量为循环加载时土体所受到的有效围压。由于杭州湾区域越江隧道周围土体所受围压的变化规律与河流的水位以及上覆淤积土的厚度具有显著的相关性[26]，因此本文图4越江隧道所受围压的变化[30]Fig.4Variationofconfiningpressureloadedoncross-rivertunnel[30]
进行模拟，在试验前须对循环荷载的波形、大小等参数进行选龋根据丁智等[25]研究，列车行驶时在土体中产生循环偏应力同时也会有一定大小的静偏应力产生，张涛[16]通过对比不同波形的模拟效果，也证实了偏压正弦波与实际列车荷载的相似度最高。根据实测数据，地铁列车行驶过程中在地基土体中产生的附加应力在20～40kPa范围，且低速列车在土体中产生的动应力主要分布在低频段(0.5～1Hz范围)[26]，因此本文试验将竖直方向上循环应力设为30kPa±20kPa，频率为1Hz，循环加载如图2所示，sq为静偏应力值，dv为竖直向循环荷载幅值。图2竖直向循环应力示意图Fig.2SchematicdiagramofverticalcyclicloadingY.Cai等[27-28]实测和理论分析表明，交通荷载不仅会在地基中产生竖直向循环应力，也会产生一定大小的水平向应力，特别是浅层的土体，水平向的循环应力与竖直向循环应力大小相当[26]。与地震双向荷载不同，交通荷载产生的水平向循环荷载与竖直向循环应力相位和频率相同，且基本为压应力[29]。因此本文试验水平向循环荷载的形式如图3所示，dv为水平向循环应力幅值，波形为偏压正弦波，加载频率为1Hz。定义径向循环应力比rdrdv/，试验中分别设置径向循环应力比为0，0.2，0.5，0.8，1的5组试样进行对比。图3水平向循环应力示意图Fig.3Schematicdiagramofhorizontalcyclicloading与普通地铁隧道相比，越江地铁会受到潮汐以及冲淤作用从而导致上覆荷载发生改变。根据林存刚[30]的实测研究，越江隧道周围土体受到的围压大小变化较为显著(见图4)，可以看到在接近1a的时间
【参考文献】：
期刊论文
[1]地铁列车荷载下冻融土刚度软化试验研究[J]. 丁智,魏新江,庄家煌,蔡知进. 岩石力学与工程学报. 2018(04)
[2]地铁循环荷载下冻融软土孔压发展及微观结构研究[J]. 丁智,张孟雅,魏新江,洪其浩,郑勇,虞兴福. 岩石力学与工程学报. 2016(11)
[3]土动力学与岩土地震工程[J]. 蔡袁强,于玉贞,袁晓铭,王军,郭林. 土木工程学报. 2016(05)
[4]排水条件对不同固结度软黏土动力特性影响试验研究[J]. 丁智,张涛,魏新江,张孟雅. 岩土工程学报. 2015(05)
[5]循环围压对超固结黏土变形特性影响试验研究[J]. 孙磊,王军,孙宏磊,谷川,蔡袁强. 岩石力学与工程学报. 2015(03)
[6]地铁荷载下不同固结度软黏土的孔压试验模型[J]. 魏新江,张涛,丁智,王常晶,蒋吉清. 岩土力学. 2014(10)
[7]压实黏质砂土脱湿过程影响机制的核磁共振分析[J]. 田慧会,韦昌富,魏厚振,陈盼,程方权. 岩土力学. 2014(08)
[8]长期循环荷载作用下排水条件对饱和软黏土动力特性影响[J]. 郭林,蔡袁强,王军. 岩土力学. 2013(S2)
[9]大断面过江隧道运营期受力变形健康监测分析[J]. 吴世明,王湛,王立忠. 浙江大学学报(工学版). 2013(04)
[10]振动频率对饱和黏土动力特性的影响[J]. 郑刚,霍海峰,雷华阳,张立明. 天津大学学报. 2013(01)
博士论文
[1]盾构掘进地面隆陷及潮汐作用江底盾构隧道性状研究[D]. 林存刚.浙江大学 2014
硕士论文
[1]地铁循环荷载下冻融软土动力特性与微观结构试验研究[D]. 张孟雅.浙江大学 2016
[2]地铁列车荷载下不同固结度重塑粘土动力特性试验研究[D]. 张涛.浙江大学 2014
[3]考虑施工影响下地铁运营引起的地基土动特性及沉降研究[D]. 葛国宝.浙江大学 2013
本文编号：3606212
【文章来源】：岩石力学与工程学报. 2020,39(S1)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
试样孔径分布图Fig.1Distributiongraphofporediameterofsoilsamples
究越江地铁作用下软黏土孔压特性时更不能忽视围压变化的影响。已有关于双向循环荷载作用下围压影响的研究主要针对的公路交通荷载，且主要考虑的是不同固结围压对土体动力特性的作用[32-34]。而对于越江地铁盾构隧道而言，同一土层所受的先期固结应力往往是固定的，而列车循环荷载时受到的围压则会发生变动(见图4)，因此试验中的围压变量为循环加载时土体所受到的有效围压。由于杭州湾区域越江隧道周围土体所受围压的变化规律与河流的水位以及上覆淤积土的厚度具有显著的相关性[26]，因此本文图4越江隧道所受围压的变化[30]Fig.4Variationofconfiningpressureloadedoncross-rivertunnel[30]
进行模拟，在试验前须对循环荷载的波形、大小等参数进行选龋根据丁智等[25]研究，列车行驶时在土体中产生循环偏应力同时也会有一定大小的静偏应力产生，张涛[16]通过对比不同波形的模拟效果，也证实了偏压正弦波与实际列车荷载的相似度最高。根据实测数据，地铁列车行驶过程中在地基土体中产生的附加应力在20～40kPa范围，且低速列车在土体中产生的动应力主要分布在低频段(0.5～1Hz范围)[26]，因此本文试验将竖直方向上循环应力设为30kPa±20kPa，频率为1Hz，循环加载如图2所示，sq为静偏应力值，dv为竖直向循环荷载幅值。图2竖直向循环应力示意图Fig.2SchematicdiagramofverticalcyclicloadingY.Cai等[27-28]实测和理论分析表明，交通荷载不仅会在地基中产生竖直向循环应力，也会产生一定大小的水平向应力，特别是浅层的土体，水平向的循环应力与竖直向循环应力大小相当[26]。与地震双向荷载不同，交通荷载产生的水平向循环荷载与竖直向循环应力相位和频率相同，且基本为压应力[29]。因此本文试验水平向循环荷载的形式如图3所示，dv为水平向循环应力幅值，波形为偏压正弦波，加载频率为1Hz。定义径向循环应力比rdrdv/，试验中分别设置径向循环应力比为0，0.2，0.5，0.8，1的5组试样进行对比。图3水平向循环应力示意图Fig.3Schematicdiagramofhorizontalcyclicloading与普通地铁隧道相比，越江地铁会受到潮汐以及冲淤作用从而导致上覆荷载发生改变。根据林存刚[30]的实测研究，越江隧道周围土体受到的围压大小变化较为显著(见图4)，可以看到在接近1a的时间
【参考文献】：
期刊论文
[1]地铁列车荷载下冻融土刚度软化试验研究[J]. 丁智,魏新江,庄家煌,蔡知进. 岩石力学与工程学报. 2018(04)
[2]地铁循环荷载下冻融软土孔压发展及微观结构研究[J]. 丁智,张孟雅,魏新江,洪其浩,郑勇,虞兴福. 岩石力学与工程学报. 2016(11)
[3]土动力学与岩土地震工程[J]. 蔡袁强,于玉贞,袁晓铭,王军,郭林. 土木工程学报. 2016(05)
[4]排水条件对不同固结度软黏土动力特性影响试验研究[J]. 丁智,张涛,魏新江,张孟雅. 岩土工程学报. 2015(05)
[5]循环围压对超固结黏土变形特性影响试验研究[J]. 孙磊,王军,孙宏磊,谷川,蔡袁强. 岩石力学与工程学报. 2015(03)
[6]地铁荷载下不同固结度软黏土的孔压试验模型[J]. 魏新江,张涛,丁智,王常晶,蒋吉清. 岩土力学. 2014(10)
[7]压实黏质砂土脱湿过程影响机制的核磁共振分析[J]. 田慧会,韦昌富,魏厚振,陈盼,程方权. 岩土力学. 2014(08)
[8]长期循环荷载作用下排水条件对饱和软黏土动力特性影响[J]. 郭林,蔡袁强,王军. 岩土力学. 2013(S2)
[9]大断面过江隧道运营期受力变形健康监测分析[J]. 吴世明,王湛,王立忠. 浙江大学学报(工学版). 2013(04)
[10]振动频率对饱和黏土动力特性的影响[J]. 郑刚,霍海峰,雷华阳,张立明. 天津大学学报. 2013(01)
博士论文
[1]盾构掘进地面隆陷及潮汐作用江底盾构隧道性状研究[D]. 林存刚.浙江大学 2014
硕士论文
[1]地铁循环荷载下冻融软土动力特性与微观结构试验研究[D]. 张孟雅.浙江大学 2016
[2]地铁列车荷载下不同固结度重塑粘土动力特性试验研究[D]. 张涛.浙江大学 2014
[3]考虑施工影响下地铁运营引起的地基土动特性及沉降研究[D]. 葛国宝.浙江大学 2013
本文编号：3606212
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