高级搜索
  • 全国中文核心期刊
  • 中国科技核心期刊
  • 美国工程索引（EI）收录期刊
  • Scopus数据库收录期刊

冻融及细粒含量对粗粒土力学性质影响的试验研究

卜建清, 王天亮

卜建清, 王天亮. 冻融及细粒含量对粗粒土力学性质影响的试验研究[J]. 岩土工程学报, 2015, 37(4): 608-614. DOI: 10.11779/CJGE201504005
引用本文: 卜建清, 王天亮. 冻融及细粒含量对粗粒土力学性质影响的试验研究[J]. 岩土工程学报, 2015, 37(4): 608-614. DOI: 10.11779/CJGE201504005
shu
BU Jian-qing, WANG Tian-liang. Influences of freeze-thaw and fines content on mechanical properties of coarse-grained soil[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2015, 37(4): 608-614. DOI: 10.11779/CJGE201504005
Citation: BU Jian-qing, WANG Tian-liang. Influences of freeze-thaw and fines content on mechanical properties of coarse-grained soil[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2015, 37(4): 608-614. DOI: 10.11779/CJGE201504005
shu

冻融及细粒含量对粗粒土力学性质影响的试验研究  English Version

  • 1. 石家庄铁道大学土木工程学院,河北 石家庄 050043; 2. 石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室,河北 石家庄 050043

基金项目: 国家自然科学基金项目（51208320）; 河北省自然科学基金项目（E2013210040）; 中国铁路总公司科研课题（2014G003-F）; 河北省高校拔尖人才项目（BJ2014050）
详细信息
    作者简介:

    卜建清(1968- ),男,河北阳原人,博士,教授,硕士生导师,主要从事桥梁、路基工程等方面的研究与教学工作。E-mail: wangtl@stdu.edu.cn。

    通讯作者:

    王天亮

Influences of freeze-thaw and fines content on mechanical properties of coarse-grained soil

  • 1. School of Civil Engineering, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, China; 2. Key Laboratory of Roads and Railway Engineering Safety Control of Ministry of Education, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, China

摘要

    摘要
  • 摘要: 以粗粒土填料在冻土地区铁路路基中的应用和推广为研究背景,针对冻融作用及细粒含量对粗粒土填筑路基稳定性的影响,通过室内三轴试验深入研究和分析了冻融次数、细粒含量以及围压对粗粒土试样强度特性的影响规律。研究结果表明,随着细粒含量的增加,粗粒土的应力应变曲线由冻融前的应变软化现象过渡到冻融后的应变硬化现象;同时,随着细粒含量的增加,未经历冻融时,细粒土的黏结性有效地提高了粗粒土的剪切强度,而经历冻融后,细粒土的冻胀性反而削弱了粗粒土的剪切强度;粗粒土的剪切强度和抗剪强度指标随冻融次数的增加而减小并在经历6次冻融后达到稳定状态;围压的“围箍”作用有效地提高了粗粒土的抗剪强度;通过讨论和分析,建议冻土区铁路路基粗粒土填料的合理细粒含量为5%,并将粗粒土填料经历6次冻融后的力学指标作为工程设计值。
    Abstract: For the promotion and application of coarse-grained soil fillings in the railway subgrade in frozen regions, the shear strength properties of coarse-grained soil with fines content under freeze-thaw cycles are directly related to the subgrade stability. The influencing rules of freeze-thaw cycles, fines content and confining pressure on the shear strength properties of coarse-grained soil are therefore thoroughly studied and analyzed in laboratory tests. The results show that with the increasing increment of fines content, the stress-strain curve of coarse-grained soil changes from strain-softening before freeze-thaw cycles to strain-hardening after freeze-thaw cycles. With the increasing of fines content, the cohesion function of fines effectively enhances the shear strength of coarse-grained soil before freeze-thaw cycles, but the frost heave properties of fines decrease the shear strength of coarse-grained soil after freeze-thaw cycles. The shear strength indexes of coarse-grained soil decrease and then are steady after 6 freeze-thaw cycles. The confining pressure effectively enhances the shear strength of coarse-grained soil. Finally, the reasonable fines content of 5% is recommended for the railway subgrade coarse-grained soil fillings in frozen regions, and the mechanical indexes of the 6th freeze-thaw cycle are suggested for the engineering design values.
    • HTML全文
    • 参考文献(18)
  • [1] 朱俊高, 吉恩跃, 方智荣, 等. 粗粒土等压固结与 K0 固结三轴试验比较[J]. 防灾减灾工程学报, 2013, 33(4): 394-398. (ZHU Jun-gao, JI En-yue, FANG Zhi-rong, et al. Comparison of triaxial tests with K0 -consolidated and isotropically consolidated specimens of coarse grained soil[J]. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering, 2013, 33(4): 394-398. (in Chinese))
    [2] 褚福永, 朱俊高, 贾华, 等. 粗粒土卸载—再加载力学特性试验研究[J]. 岩土力学, 2012, 33(4): 1061-1066. (CHU Fu-yong, ZHU Jun-gao, JIA Hua, et al. Experimental study of mechanical behaviour of coarse-grained soil in unloading and reloading[J]. Rock and Soil Mechanics, 2012, 33(4): 1061-1066. (in Chinese))
    [3] 朱俊高, 王元龙, 贾华, 等. 粗粒土回弹特性试验研究[J]. 岩土工程学报, 2011, 33(6): 950-954. (ZHU Jun-gao, WANG Yuan-long, JIA Hua, et al. Experimental study on resilience behaviour of coarse grained soils[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2011, 33(6): 950-954. (in Chinese))
    [4] 王光进, 杨春和, 张超, 等. 粗粒含量对散体岩土颗粒破碎及强度特性试验研究[J]. 岩土力学, 2009, 30(12): 3649-3654. (WANG Guang-jin, YANG Chun-he, ZHANG Chao, et al. Experimental research on particle breakage and strength characteristics of rock and soil materials with different coarse-grain contents[J]. Rock and Soil Mechanics, 2009, 30(12): 3649-3654. (in Chinese))
    [5] 蒋中明, 王为, 冯树荣, 等. 应力状态下含黏粗粒土渗透变形特性试验研究[J]. 岩土工程学报, 2014, 36(1): 98-104. (JIANG Zhong-ming, WANG Wei, FENG Shu-rong, et al. Experimental study on influence of stress on seepage failure characteristics of coarse grained soil with cohesive particles[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2014, 36(1): 98-104. (in Chinese))
    [6] 徐明, 宋二祥. 粗粒土的一种应变硬化模型[J]. 岩土力学, 2010, 31(9): 2967-2973. (XU Ming, SONG Er-xiang. A strain hardening model for rockfills[J]. Rock and Soil Mechanics, 2010, 31(9): 2967-2973. (in Chinese))
    [7] 周小军, 邹强, 向灵芝. 粗粒土应力-应变特征试验[J]. 西南科技大学学报, 2012, 27(4): 40-43. (ZHOU Xiao-jun, ZOU Qiang, XIANG Ling-zhi. Mechanical study on the coarse-grained soil using laboratory triaxial test[J]. Journal of Southwest University of Science and Technology, 2012, 27(4): 40-43. (in Chinese))
    [8] 张莎莎, 杨晓华. 粗粒盐渍土大型冻融循环剪切试验[J]. 长安大学学报（自然科学版）, 2012, 32(3): 11-16. (ZHANG Sha-sha, YANG Xiao-hua. Large shear test on coarse saline soil with freeze-thaw cycle[J]. Journal of Chang’an University (Natural Science), 2012, 32(3): 11-16. (in Chinese))
    [9] 王光进, 杨春和, 张超, 等. 粗粒土三轴试验数值模拟与试样颗粒初始架构初探[J]. 岩土力学, 2011, 32(2): 585-592. (WANG Guang-jin, YANG Chun-he, ZHANG Chao, et al. Numerical simulation triaxial tests for coarse-grained soil and preliminary study of initial fabric of sample grain[J]. Rock and Soil Mechanics, 2011, 32(2): 585-592. (in Chinese))
    [10] 陈坚, 罗强, 陈占, 等. 客运专线基床底层砾石土填料物理力学性质试验研究[J]. 铁道学报, 2011, 33(7): 91-97. (CHEN Jian, LUO Qiang, CHEN Zhan, et al. Experimental research on physical and mechanical properties of gravelly soil filling the base course of the subgrade bed of passenger dedicated line[J]. Journal of the China Railway Society, 2011, 33(7): 91-97. (in Chinese))
    [11] KONRAD J M, LEMIEUX N. Influence of fines on frost heave characteristics of a well-graded base-course material[J]. Canadian Geotechnical Journal, 2005, 42(2): 515-527.
    [12] 张以晨, 李欣, 张喜发, 等. 季冻区公路路基粗粒土的冻胀敏感性及分类研究[J]. 岩土工程学报, 2007, 29(10): 1522-1526. (ZHANG Yi-chen, LI Xin, ZHANG Xi-fa, et al. Research on frost heave susceptibility and classification of coarse grained soil of highway subgrade in seasonally frozen ground region[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2007, 29(10): 1522-1526. (in Chinese))
    [13] 王天亮, 岳祖润. 细粒含量对粗粒土冻胀特性影响的试验研究[J]. 岩土力学, 2013, 34(3): 359-365. (WANG Tian-liang, YUE Zu-run. Influence of fines content on frost heaving properties of coarse grained soil[J]. Rock and Soil Mechanics, 2013, 34(3): 359-365. (in Chinese))
    [14] 铁道部第三勘测设计研究院.冻土工程[M]. 北京:中国铁道出版社, 1994. (The Third Railway Survey & Design Institute. Permafrost engineering[M]. Beijing: China Railway Publishing House, 1994. (in Chinese))
    [15] 柴贺军, 陈谦应, 孔祥臣, 等. 土石混填路基修筑技术研究综述[J]. 岩土力学, 2004, 25(6): 1005-1010. (CHAI He-jun, CHEN Qian-ying, KONG Xiang-chen, et al. Overview of soil-stone high embankment construction study[J]. Rock and Soil Mechanics, 2004, 25(6): 1005-1010. (in Chinese))
    [16] 蒋建清, 杨果林, 李昀, 等. 格宾网加筋红砂岩粗粒土的强度和变形特性[J]. 岩土工程学报, 2010, 32(7): 1079-1086. (JIANG Jian-qing, YANG Guo-lin, LI Yun, et al. Strength and deformation characteristics of red-sandstone granular soil reinforced with gabion mesh[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2010, 32(7): 1079-1086. (in Chinese))
    [17] 陈晓斌, 张家生, 封志鹏. 红砂岩粗粒土流变工程特性试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2007, 26(3): 601-607. (CHEN Xiao-bin, ZHANG Jia-sheng, FENG Zhi-peng. Experimental study on rheological engineering properties of coarsely granular red sandstone soil[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2007, 26(3): 601-607. (in Chinese))
    [18] YUE Zu-run, WANG T L, MA C, et al. Frost heave control of fine round gravel fillings in deep seasonal frozen regions[J]. Science in Cold and Arid Regions, 2013, 5(4): 425-432.
    • 相关文章
    • 施引文献(75)

  • 期刊类型引用(29)

    1. 彭普，李泽，张小艳，申林方，许芸. 土质边坡的单元失效概率与失效模式研究. 工程力学. 2024(01): 193-207 . 百度学术
    2. 张亚平，李克钢，李明亮，秦庆词，王航龙. AHP-Critic法正态云模型在边坡稳定性评价中的应用. 有色金属工程. 2024(03): 146-155 . 百度学术
    3. 甘永波，李亚军，李瑞杰，秦浩东，张杰，张彬. 考虑土体强度参数随机场的横向加载管-土相互作用分析. 水利水运工程学报. 2024(02): 143-153 . 百度学术
    4. 楼晓明，孙逸玮，张蓟. 软土地基沟渠开挖诱发远处围堰失稳的实例分析. 水利水电技术(中英文). 2024(S1): 151-159 . 百度学术
    5. 明思成，仉文岗，何昱苇，陈龙龙，覃长兵. 考虑各向异性空间变异性的边坡可靠度分析. 土木与环境工程学报(中英文). 2024(04): 60-74 . 百度学术
    6. 周家文，陈明亮，瞿靖昆，胡宇翔，夏茂圃，蒋楠，李海波，范刚. 水库滑坡灾害致灾机理及防控技术研究与展望. 工程科学与技术. 2023(01): 110-128 . 百度学术
    7. 朱磊，高欣悦，万愉快，丁一民. 地震力对边坡可靠度的影响. 科学技术与工程. 2023(10): 4324-4330 . 百度学术
    8. 彭乐平，张桂银，孙鹏. 竹仔岭花岗岩矿边坡稳定性研究. 采矿技术. 2023(03): 52-56 . 百度学术
    9. 刘昆珏，随意，程晓辉，陈朝晖，普利坚. 考虑围岩参数空间变异性的连拱隧道稳定性分析. 地下空间与工程学报. 2023(03): 911-920 . 百度学术
    10. 曾勇，李亚军，严俊，田振华. 考虑土体强度参数深度依赖性的非平稳随机场边坡滑动深度和体积分析. 水资源与水工程学报. 2023(03): 174-183+192 . 百度学术
    11. 黄延，陈雪亮. 基于不同排布型式的弧形抗滑桩边坡加固效果研究. 能源与环保. 2022(04): 24-29+44 . 百度学术
    12. 许晓亮，张家富，曾林风，徐健文，史为政. 考虑网格自适应的边坡可靠性随机有限元极限分析研究. 三峡大学学报(自然科学版). 2022(06): 48-57 . 百度学术
    13. 王小龙. 多级路堑边坡地震稳定性可靠度分析. 甘肃科技. 2022(19): 9-13+17 . 百度学术
    14. 郑晓珣. 基于流固耦合的强度折减法的地下水渗流对隧道稳定性的影响研究. 能源与环保. 2022(11): 284-289 . 百度学术
    15. 缑变彩，王帆. 基于稀疏混沌多项式的边坡可靠度分析方法. 土木工程与管理学报. 2021(02): 198-204+210 . 百度学术
    16. 严柏杨，张京伍，朱德胜，葛彬，舒爽. 考虑土体不排水强度非平稳性对条形基础承载力影响的可靠度分析. 河北工程大学学报(自然科学版). 2021(01): 20-25 . 百度学术
    17. 王鹏. 不同因素对填筑路堤边坡稳定性影响分析. 黑龙江交通科技. 2021(04): 73-75 . 百度学术
    18. 刘辉，郑俊杰，章荣军. 考虑不排水抗剪强度空间变异性的黏土边坡系统失效概率分析. 岩土力学. 2021(06): 1529-1539 . 百度学术
    19. 孙志豪，谭晓慧，孙志彬，林鑫，姚玉川. 基于上限分析的空间变异土质边坡可靠度. 岩土力学. 2021(12): 3397-3406 . 百度学术
    20. 孙锐，杨峰，阳军生，赵乙丁，郑响凑，罗静静，姚捷. 基于二阶锥规划与高阶单元的自适应上限有限元研究. 岩土力学. 2020(02): 687-694 . 百度学术
    21. 易红卫，樊陵姣，谌涛. 基于有限元分析的矿山边坡自动数值建模与分析研究. 矿冶工程. 2020(03): 30-33 . 百度学术
    22. 陈朝晖，黄凯华. 土质边坡可靠性分析的分层非平稳随机场模型. 岩土工程学报. 2020(07): 1247-1256 . 本站查看
    23. 刘爱娟，崔玉龙，刘铁新. 地震边坡动态临界加速度计算中抗剪强度参数概率分布分析. 地震工程学报. 2020(05): 1179-1186 . 百度学术
    24. 张云雁. 基于GS-SVM的边坡稳定性预测模型. 水利水电技术. 2020(11): 205-209 . 百度学术
    25. 黄俊，赵江，段祥睿，张洁. 基于强度折减法的抗滑桩加固边坡可靠度分析. 土木与环境工程学报(中英文). 2020(06): 11-18 . 百度学术
    26. 曾韬睿，王林峰，朱洪州. 基于修正的传递系数法的粉土质边坡冻融稳定性分析. 科学技术与工程. 2019(09): 206-213 . 百度学术
    27. 李泽发，吴震宇，卢祥，裴亮，杨哲. 抗拉强度空间变异性对重力坝地震开裂的影响分析. 工程科学与技术. 2019(04): 116-124 . 百度学术
    28. 梁庆国，房军，张晋东，张延杰，蒲建军，王飞. 兰州轨道交通扰动场地黄土浸水试验研究. 地质力学学报. 2018(06): 803-812 . 百度学术
    29. 吴志轩，杨军，邱天琦，沈兆普，梁宇钒. 基于FELA的随机场方法在考虑降雨入渗的边坡开挖稳定性分析中的应用. 地质力学学报. 2018(06): 813-821 . 百度学术

    其他类型引用(46)

    • 资源附件(0)
计量
  • 文章访问数:  412
  • HTML全文浏览量:  21
  • PDF下载量:  428
  • 被引次数: 75
出版历程
  • 收稿日期:  2014-04-14
  • 发布日期:  2015-05-05

目录

摘要
HTML全文
    参考文献(18)
    相关文章
    施引文献
    资源附件(0)

    /

    返回文章
    返回
    版权所有 © 2010水利部交通部国家能源局南京水利科学研究院 苏ICP备05007122号-11公安联网备案号：32010602011255
    编辑部地址：南京市虎踞关34号《岩土工程学报》编辑部邮编：210024电话：025-85829534，85829556E-mail: ge@nhri.cn