單向循環(huán)荷載作用下飽和重塑紅黏土的動(dòng)力特性

羅文俊 王海洋 馬斌 陳曉飛

摘 要： 為探究長(zhǎng)期循環(huán)動(dòng)荷載作用下紅黏土的塑性累積應(yīng)變效應(yīng)，對(duì)南昌地區(qū)飽和重塑紅黏土進(jìn)行單向加載循環(huán)三軸試驗(yàn)，研究了動(dòng)應(yīng)力比、初始孔隙率、固結(jié)圍壓、加載頻率、排水條件對(duì)紅黏土塑性累積應(yīng)變和動(dòng)孔壓的影響。結(jié)果表明：隨著動(dòng)應(yīng)力比的增大，紅黏土變形曲線(xiàn)由漸穩(wěn)型向破壞型過(guò)渡;當(dāng)動(dòng)應(yīng)力比小于臨界動(dòng)應(yīng)力比時(shí)，隨著循環(huán)振次的增加，紅黏土的塑性累積應(yīng)變和動(dòng)孔壓發(fā)展曲線(xiàn)均表現(xiàn)為起始快速增長(zhǎng)，后出現(xiàn)拐點(diǎn)，最終趨于穩(wěn)定;相同的動(dòng)應(yīng)力比下，試樣的累積應(yīng)變和動(dòng)孔壓隨初始孔隙率、固結(jié)圍壓的增大而增大，隨加載頻率的增大而減小，不排水條件下的累積應(yīng)變要大于排水條件下的累積應(yīng)變;塑性累積應(yīng)變?cè)酱?，?yīng)變發(fā)展曲線(xiàn)拐點(diǎn)出現(xiàn)越滯后;隨著動(dòng)應(yīng)力比的增大，土體的軟化程度也越大，但在較高的循環(huán)振次下，軟化程度減弱。

關(guān)鍵詞： 重塑紅黏土;動(dòng)力特性;循環(huán)荷載;三軸試驗(yàn);累積應(yīng)變;動(dòng)孔壓比

中圖分類(lèi)號(hào)：TU435? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ?文章編號(hào)：2096-6717（2020）02-0001-09

Dynamic characteristics of saturated remodeling red clay under uniaxial cyclic loading

Luo Wenjun1， Wang Haiyang1， Ma Bin2， Chen Xiaofei2

（1.School of Civil Engineering and Architecture， East China Jiaotong University， Nanchang 330013， P.R.China; 2.China Railway Second Bureau Group Co.， Ltd.， Chengdu 610000， P.R.China）

Abstract：? In order to explore the plastic cumulative strain effect of red clay under long-term cyclic dynamic load， saturated remolded red clay in Nanchang area was used for cyclic triaxial test under uniaxial loading.The effects of dynamic stress ratio， initial porosity， consolidation confining pressure， loading frequency and drainage conditions on plastic cumulative strain and dynamic pore pressure of red clay were studied.The results of tests indicate that：with the increase of dynamic stress ratio， the deformation curve of red clay transits from gradual stable type to destructive type.When the dynamic stress ratio is less than the critical dynamic stress ratio， with the increase of cyclic vibration times， the plastic cumulative strain and dynamic pore pressure development curves of red clay both show initial rapid growth， and then the inflection points appear and finally tend to be stable.Under the same dynamic stress ratio， the cumulative strain and dynamic pore pressure of the sample increase with the increase of initial porosity and consolidation confining pressure， and decrease with the increase of loading frequency.At the same time， the cumulative strain under undrained condition is larger than that under drained condition.The larger the plastic cumulative strain is， the later the inflection point of strain development curve appears.With the increase of dynamic stress ratio， the softening degree of the soil increases， but at higher cyclic vibration times， the softening degree decreases.

Keywords： saturated remolded red clay; dynamic characteristics; uniaxial cyclic load; dynamic triaxial test; cumulative strain; dynamic hole pressure ratio

紅黏土是一種呈棕紅、褐黃等色的特殊黏性土，在江西、湖南、廣西等濕熱多雨地區(qū)皆有廣泛分布。隨著鐵路交通事業(yè)的飛速發(fā)展，很多地段都需要用紅黏土作為路基填料，紅黏土具有弱膨脹性、壓縮性低、結(jié)構(gòu)連接強(qiáng)度高的特點(diǎn)，用作鐵路路基填料可以帶來(lái)很高的經(jīng)濟(jì)效益[1]。近年來(lái)，鐵路逐漸向高速、重載方向發(fā)展，在長(zhǎng)期循環(huán)荷載作用下，紅黏土路基產(chǎn)生變形和不均勻沉降，嚴(yán)重影響了列車(chē)運(yùn)行的安全性和舒適性。因此，研究循環(huán)荷載作用下紅黏土的動(dòng)變形、動(dòng)孔壓特性具有重要意義。

通過(guò)動(dòng)三軸試驗(yàn)研究土體動(dòng)力特性是巖土領(lǐng)域普遍采用的方法[2-3]。多年來(lái)，學(xué)者對(duì)于紅黏土動(dòng)力特性的研究已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。李志勇等[4]為了研究湘南地區(qū)紅黏土的動(dòng)態(tài)回彈性能，通過(guò)動(dòng)三軸試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)回彈模量與圍壓、壓實(shí)度呈正相關(guān)，與偏應(yīng)力呈負(fù)相關(guān)，土體處于最優(yōu)含水率時(shí)動(dòng)態(tài)回彈模量值最大;穆坤等[5]對(duì)廣西原狀紅黏土進(jìn)行了循環(huán)加載動(dòng)三軸試驗(yàn)，分析了紅黏土的動(dòng)應(yīng)力 動(dòng)應(yīng)變關(guān)系及固結(jié)應(yīng)力比、圍壓、含水率等對(duì)動(dòng)彈性模量和阻尼比的影響;Fall等[6]通過(guò)循環(huán)加載三軸試驗(yàn)，研究了紅黏土不排水條件下的動(dòng)變形特性;昌思[7]對(duì)洞庭湖區(qū)飽和原狀粉質(zhì)黏土的動(dòng)變形特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，得出了動(dòng)應(yīng)力幅值、圍壓、固結(jié)比和加載頻率對(duì)累積塑性應(yīng)變的影響規(guī)律，并建立了累積塑性應(yīng)變模型。然而，紅黏土作為路基填料擾動(dòng)性很大，且紅黏土的動(dòng)力特性受地域差異和應(yīng)力歷史的影響也很大，目前，對(duì)江西紅黏土動(dòng)力特性的研究相對(duì)缺乏，因此，對(duì)江西重塑紅黏土做進(jìn)一步試驗(yàn)研究顯得尤為重要。

筆者針對(duì)江西飽和重塑紅黏土進(jìn)行了動(dòng)三軸試驗(yàn)研究，分析了動(dòng)應(yīng)力比、初始孔隙率、固結(jié)圍壓、加載頻率、排水條件對(duì)紅黏土塑性累積應(yīng)變和動(dòng)孔壓的影響規(guī)律。

1 飽和重塑紅黏土的振動(dòng)三軸試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)儀器

試驗(yàn)在高精度動(dòng)三軸儀上進(jìn)行，試驗(yàn)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)裝置、壓力室、圍壓/反壓控制器和信息采集儀等部分組成，見(jiàn)圖1。試驗(yàn)過(guò)程由電腦控制，通過(guò)內(nèi)置的GDSLAB軟件來(lái)設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)并記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。該設(shè)備可提供最大軸向激振荷載4 kN;壓力室承受的最大圍壓為2 MPa;應(yīng)變測(cè)量精度為10-4;循環(huán)加載頻率范圍0～2 Hz，加載波形可以選擇正弦波、方波、三角波和梯形波，也可以自定義加載波形，每個(gè)加載周期可以記錄多達(dá)100個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn);試驗(yàn)控制方式分為應(yīng)力控制和應(yīng)變控制。

1.2 土樣的基本物理參數(shù)及試樣制備

試驗(yàn)所用土樣取自南昌市孔目湖邊在建32號(hào)土建實(shí)驗(yàn)樓旁的殘積紅土層，為保證土樣的均一性，采用重塑土制樣。將土樣風(fēng)干后用木碾碾碎，過(guò)2 mm土工標(biāo)準(zhǔn)篩。試驗(yàn)測(cè)得紅黏土的最大干密度為1.74 g/cm3，最優(yōu)含水率為16%，擊實(shí)曲線(xiàn)見(jiàn)圖2。依據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》[8]對(duì)試驗(yàn)土樣進(jìn)行了一系列基礎(chǔ)物理試驗(yàn)，紅黏土的基本物理參數(shù)見(jiàn)表1。重塑土的制樣方法有泥漿固結(jié)法和分層濕搗法，根據(jù)試驗(yàn)方案，采用后者較為便捷。用最優(yōu)含水率拌和土樣，在特制的擊實(shí)器中分5層擊實(shí)制樣，制得的圓柱體試樣尺寸為50 mm×100 mm。嚴(yán)格控制每

層土的質(zhì)量，為避免制得試樣出現(xiàn)分層現(xiàn)象，在擊實(shí)后層與層之間用切土刀刮毛。試樣制備好后放入真空飽和缸中抽氣飽和，抽氣負(fù)壓0.1 MPa，抽氣時(shí)間2 h，飽和時(shí)間10 h以上，然后進(jìn)行振動(dòng)三軸試驗(yàn)。

1.3 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

列車(chē)荷載作用時(shí)間長(zhǎng)，振動(dòng)頻率低，其引起的動(dòng)應(yīng)力是一種近似正弦曲線(xiàn)的單向脈沖模式，只對(duì)路基土體產(chǎn)生壓縮[9-11]，故試驗(yàn)采用應(yīng)力控制式單向加載方式，加載波形選用正弦波，

每個(gè)循環(huán)周期采集20個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。試樣在真空飽和缸中抽氣飽和后，在動(dòng)三軸儀上稍加反壓即可達(dá)到規(guī)范要求的飽和度，經(jīng)B檢測(cè)得到試樣的飽和度為97%。然后，在設(shè)定的圍壓下進(jìn)行等向排水固結(jié)，試驗(yàn)前在試樣周?chē)N6～8條濾紙條以加速排水固結(jié)[12]，待超孔隙水壓力完全消散，等于所施加的反壓值時(shí)，表明固結(jié)完成。固結(jié)完成后施加單向循環(huán)荷載（單向壓縮），進(jìn)行動(dòng)力試驗(yàn)。試驗(yàn)加載過(guò)程如圖3所示。

共進(jìn)行了15組飽和重塑紅黏土動(dòng)三軸試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程充分考慮了試樣初始孔隙率、固結(jié)圍壓、動(dòng)應(yīng)力比、加載頻率和排水條件等綜合因素對(duì)土體應(yīng)變及孔壓的影響，共制得3種不同初始孔隙率的試樣，分別為0.65、0.7、0.75;固結(jié)圍壓采用50、100、200、400 kPa;定義動(dòng)應(yīng)力比R=σd/2σ3（σd為作用在試樣上的動(dòng)偏應(yīng)力，σ3為固結(jié)圍壓），分別取0.2、0.25、0.3、0.4;根據(jù)已有監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，列車(chē)運(yùn)行時(shí)引起的垂向路基土體響應(yīng)頻率的區(qū)間范圍在0.4～2.6 Hz之間[13]，試驗(yàn)采用的加載頻率為0.5、1.0、2.0 Hz，荷載循環(huán)次數(shù)為5 000次。不排水試驗(yàn)的孔隙水壓力從試樣底部測(cè)得。詳細(xì)試驗(yàn)方案見(jiàn)表2。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)眾多，為便于處理和分析，只選取循環(huán)振次N=1、5、10、20、40、60、80、100、150、200、300、400、600、1 000、1 500、2 000、3 000、4 000、5 000所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，得出不同影響因素下試樣塑性累積應(yīng)變和動(dòng)孔壓比隨循環(huán)振次的變化規(guī)律。

2.1? 循環(huán)荷載作用下塑性累積應(yīng)變的影響因素分析

2.1.1 動(dòng)應(yīng)力比的影響? 為了研究動(dòng)應(yīng)力比大小對(duì)試樣塑性累積應(yīng)變的影響規(guī)律，在400 kPa固結(jié)圍壓下對(duì)同一試樣進(jìn)行了4種動(dòng)應(yīng)力比的不排水試驗(yàn)，圖4為此試驗(yàn)條件下試樣的塑性累積應(yīng)變?chǔ)舙與循環(huán)振次N的關(guān)系曲線(xiàn)圖。

由圖4可知，動(dòng)應(yīng)力比的大小對(duì)試樣的塑性累積應(yīng)變影響很大。從圖中累積應(yīng)變隨荷載循環(huán)次數(shù)的發(fā)展形態(tài)來(lái)看，可以將其分為3種類(lèi)型，即穩(wěn)定型、臨界型和破壞型。臨界型曲線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的動(dòng)應(yīng)力比即為臨界動(dòng)應(yīng)力比。當(dāng)動(dòng)應(yīng)力比大于臨界動(dòng)應(yīng)力比時(shí)，試樣在很小的循環(huán)次數(shù)內(nèi)即發(fā)生破壞，其塑性累積應(yīng)變曲線(xiàn)發(fā)展迅猛（如圖中動(dòng)應(yīng)力比為0.4的情形）;當(dāng)動(dòng)應(yīng)力比小于臨界動(dòng)應(yīng)力比時(shí)，累積應(yīng)變?cè)诩虞d初期迅速增加，然后曲線(xiàn)出現(xiàn)拐點(diǎn)并衰減，最后逐漸趨于穩(wěn)定，即試樣產(chǎn)生塑性硬化?，F(xiàn)實(shí)生活中，列車(chē)在高速運(yùn)行時(shí)，傳遞給路基土體的動(dòng)荷載作用時(shí)間長(zhǎng)，循環(huán)次數(shù)多，動(dòng)應(yīng)力一般小于路基土體的臨界動(dòng)應(yīng)力[14]。因此，筆者主要研究動(dòng)應(yīng)力比小于臨界動(dòng)應(yīng)力比的情況。

2.1.2 初始孔隙率的影響

圖5為3種不同初始孔隙率的試樣在動(dòng)應(yīng)力比0.3和固結(jié)圍壓100 kPa下塑性累積應(yīng)變隨荷載循環(huán)次數(shù)的變化規(guī)律?？梢钥闯觯谠囼?yàn)加載初期，3種試樣的累積應(yīng)變均迅速增加，隨著循環(huán)次數(shù)的不斷增大，應(yīng)變衰減并逐漸趨于平緩。在相同的循環(huán)振次下，初始孔隙率越大的試樣產(chǎn)生的塑性累積應(yīng)變?cè)酱?，這是因?yàn)槌跏伎紫堵蚀蟮脑嚇用軐?shí)度相對(duì)較小，抗剪強(qiáng)度低，在相同的動(dòng)應(yīng)力下就會(huì)產(chǎn)生較大的塑性變形。由圖5還可以發(fā)現(xiàn)，初始孔隙率越大的試樣，其累積應(yīng)變曲線(xiàn)拐點(diǎn)出現(xiàn)越滯后。初始孔隙率0.65的試樣累積應(yīng)變曲線(xiàn)拐點(diǎn)出現(xiàn)在循環(huán)振次150次，初始孔隙率0.7的試樣累積應(yīng)變曲線(xiàn)拐點(diǎn)出現(xiàn)在循環(huán)振次300次，初始孔隙率0.75的試樣累積應(yīng)變曲線(xiàn)拐點(diǎn)出現(xiàn)在循環(huán)振次400次左右。

2.1.3 固結(jié)圍壓的影響? 圖6為初始孔隙率0.65的試樣在相同動(dòng)應(yīng)力比不同固結(jié)圍壓下的塑性累積應(yīng)變隨荷載循環(huán)次數(shù)的發(fā)展曲線(xiàn)。由圖6可以看出，3種圍壓下，試樣的累積應(yīng)變隨著循環(huán)振次的增加均表現(xiàn)出起始快速增長(zhǎng)，后增長(zhǎng)率減小，并逐漸趨于平穩(wěn)的特征，在相同的循環(huán)振次下，圍壓越大，試樣產(chǎn)生的塑性累積應(yīng)變?cè)酱?，這可以通過(guò)動(dòng)應(yīng)力比的定義來(lái)解釋?zhuān)瑒?dòng)應(yīng)力比R=σd/2σ3，當(dāng)動(dòng)應(yīng)力比一定時(shí)，圍壓越大，作用在試樣上的動(dòng)偏應(yīng)力就越大，那么對(duì)于相同密實(shí)度的試樣來(lái)講，就會(huì)產(chǎn)生較大的塑性應(yīng)變;同樣可以發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生塑性應(yīng)變?cè)酱蟮脑嚇樱鋺?yīng)變曲線(xiàn)拐點(diǎn)的出現(xiàn)越滯后。

2.1.4 加載頻率的影響? 圖7為固結(jié)圍壓為100 kPa，試樣軸向作用動(dòng)應(yīng)力比為0.3時(shí)，在加載頻率0.5、1.0、2.0 Hz作用下，試樣的不排水塑性累積應(yīng)變隨荷載循環(huán)次數(shù)的變化曲線(xiàn)。由圖7可以看出，在不同加載頻率作用下，飽和重塑紅黏土的塑性累積應(yīng)變變化趨勢(shì)是一致的，隨著荷載循環(huán)次數(shù)的不斷增大，塑性累積應(yīng)變均表現(xiàn)為一開(kāi)始快速增大，后趨于平穩(wěn);加載頻率越小，試樣達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的塑性累積應(yīng)變?cè)酱?，究其原因，在較小的振動(dòng)頻率下，飽和紅黏土可吸收較大的能量，其動(dòng)強(qiáng)度和阻尼比也較小[15]，此時(shí)試樣抵抗振動(dòng)變形的能力較差，因而會(huì)隨著循環(huán)振次的增加產(chǎn)生相對(duì)較大的累積應(yīng)變。

2.1.5 排水條件的影響? 圖8為不同排水條件下飽和重塑紅黏土塑性累積應(yīng)變大小的對(duì)比圖。顯然，無(wú)論是否排水，循環(huán)荷載作用下軸向累積應(yīng)變都隨著循環(huán)振次的增加而增大，增大速率隨著振次的增加有所衰減，最終趨于穩(wěn)定。在其他條件相同的情況下，試樣在不排水條件下產(chǎn)生的塑性累積應(yīng)變大于排水條件下產(chǎn)生的塑性累積應(yīng)變，隨著動(dòng)應(yīng)力比的增大，試樣的累積應(yīng)變也越大，這種變形大小的差異也越大。造成這種差異的原因在于試樣在不同排水條件下，軸向累積應(yīng)變產(chǎn)生的機(jī)理不同。在不排水條件下，試樣不產(chǎn)生體應(yīng)變，其軸向累積應(yīng)變的產(chǎn)生只是因豎向動(dòng)偏應(yīng)力而引起的，不同的是，在排水條件下，試樣軸向累積應(yīng)變的產(chǎn)生除了豎向動(dòng)偏應(yīng)力的作用外，還與孔壓消散引起的體應(yīng)變有關(guān)[16]。在較高的動(dòng)應(yīng)力比下，不排水時(shí)，試樣在循環(huán)加載過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的超孔隙水壓力，造成試樣極度軟化，從而產(chǎn)生很大的塑性變形甚至破壞;而此時(shí)排水情況下，伴隨著試樣中水分的緩慢排出，土體逐漸變得密實(shí)，強(qiáng)度有所提高。因此，排水條件下試樣的累積形變量會(huì)小于不排水條件下試樣的累積形變量。

圖9為排水條件下，不同動(dòng)應(yīng)力比對(duì)試樣體應(yīng)變的影響曲線(xiàn)。與動(dòng)應(yīng)力比對(duì)試樣塑性累積應(yīng)變的影響規(guī)律一致，在相同的動(dòng)應(yīng)力比下，試樣的體應(yīng)變隨著循環(huán)振次的增加而不斷增大;在相同的荷載循環(huán)作用次數(shù)下，動(dòng)應(yīng)力比越大，試樣產(chǎn)生的體應(yīng)變?cè)酱蟆?/p>

2.2 滯回曲線(xiàn)分析

滯回曲線(xiàn)可以很好地反映土體在循環(huán)加載過(guò)程中的應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系，通過(guò)對(duì)滯回曲線(xiàn)線(xiàn)形形態(tài)的分析，可以從側(cè)面反映出土體強(qiáng)度的發(fā)展?fàn)顩r。依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，得出了試樣在不同動(dòng)應(yīng)力比條件下的應(yīng)力 應(yīng)變滯回曲線(xiàn)，由于試驗(yàn)結(jié)果排水條件對(duì)滯回曲線(xiàn)的發(fā)展規(guī)律影響不大，只作出了試樣在不排水條件下的應(yīng)力 應(yīng)變滯回曲線(xiàn)圖，

如圖10（a）、圖11（a）、圖12（a）。為了更直觀地分析不同循環(huán)振次下滯回曲線(xiàn)的形態(tài)變化，作出部分循環(huán)振次下的滯回曲線(xiàn)，并省略掉產(chǎn)生的累積應(yīng)變，讓不同循環(huán)振次下的滯回曲線(xiàn)都從原點(diǎn)出發(fā)，得到圖10（b）、圖11（b）、圖12（b）。

從圖10（a）、圖11（a）、圖12（a）可以看出，偏應(yīng)力 軸向應(yīng)變關(guān)系曲線(xiàn)表現(xiàn)為一系列封閉的滯回圈。試驗(yàn)加載初期，滯回曲線(xiàn)分布較為稀疏，后期則較為密集，說(shuō)明試驗(yàn)加載初期試樣累積應(yīng)變?cè)黾友杆?，后期逐漸達(dá)到穩(wěn)定。在動(dòng)應(yīng)力比為0.2時(shí)，隨著應(yīng)變的不斷累積，滯回圈略有拉長(zhǎng)并偏向軸向應(yīng)變一側(cè)傾斜，單個(gè)循環(huán)周期內(nèi)滯回圈的面積也有所增大，隨著動(dòng)應(yīng)力比的增大，試樣軸向累積應(yīng)變也不斷增大，應(yīng)力 應(yīng)變滯回圈的這種變化也愈加明顯，傾斜程度和面積都越來(lái)越大，說(shuō)明較大的動(dòng)應(yīng)力比增大了土體的軟化程度。但如圖10（b）、圖11（b）、圖12（b）所示，3 000次與5 000次循環(huán)下的滯回曲線(xiàn)幾乎重合，說(shuō)明在較大的循環(huán)振次下，土體的應(yīng)變軟化程度減弱了。同時(shí)，在較大的動(dòng)應(yīng)力比下，由于超孔隙水壓力的不斷累積，使得紅黏土的強(qiáng)度和剛度大大降低，并產(chǎn)生了較大的不可恢復(fù)的殘余變形。因此，圖11（a）、圖12（a）沒(méi)有像圖10（a）那樣表現(xiàn)為一系列近似平行的曲線(xiàn)。

2.3 紅黏土殘余孔壓影響因素分析

不排水時(shí)，為了排除固結(jié)圍壓對(duì)試樣超孔隙水壓力的影響，對(duì)超孔隙水壓進(jìn)行歸一化研究，定義動(dòng)孔壓比U*=U/Pc=U/（（σ1+2σ3）/3），（U為超孔隙水壓力，σ1為軸向應(yīng)力，σ3為徑向應(yīng)力）。

2.3.1 動(dòng)應(yīng)力比的影響

圖13為不同動(dòng)應(yīng)力比下試樣動(dòng)孔壓比隨循環(huán)振次的變化曲線(xiàn)。由圖13可知，不同動(dòng)應(yīng)力比下飽和紅黏土的動(dòng)孔壓比都隨著循環(huán)次數(shù)的增加而增大，在較大的循環(huán)次數(shù)后出現(xiàn)轉(zhuǎn)折并逐漸趨向穩(wěn)定。在相同的循環(huán)次數(shù)下，動(dòng)應(yīng)力比越大，動(dòng)孔壓比就越大。

2.3.2 初始孔隙率的影響? 圖14為不同初始孔隙率試樣的動(dòng)孔壓比隨循環(huán)振次的發(fā)展曲線(xiàn)。不難發(fā)現(xiàn)，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，3組初始孔隙率試樣的動(dòng)孔壓比差值逐漸增大;隨著初始孔隙率的增大，動(dòng)孔壓比也逐漸增大，而且動(dòng)孔壓比達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)所需要的循環(huán)次數(shù)逐漸增大。初始孔隙率為0.65的試樣動(dòng)孔壓比達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)所需要的循環(huán)次數(shù)為1 000次;初始孔隙率為0.7的試樣動(dòng)孔壓比達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)所需要的循環(huán)次數(shù)為2 000次;初始孔隙率為0.75的試樣在循環(huán)次數(shù)為5 000次時(shí)動(dòng)孔壓比仍沒(méi)有達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

2.3.3 固結(jié)圍壓的影響

圖15為固結(jié)圍壓對(duì)試樣動(dòng)孔壓比的影響曲線(xiàn)圖?？梢钥闯觯S著循環(huán)次數(shù)的增加，不同固結(jié)圍壓下的試樣動(dòng)孔壓比均表現(xiàn)為先急速增長(zhǎng)后逐漸趨于平穩(wěn);在相同的循環(huán)次數(shù)下，固結(jié)圍壓越大，試樣的動(dòng)孔壓比越大。

2.3.4 加載頻率的影響

圖16為加載頻率對(duì)試樣動(dòng)孔壓比的影響曲線(xiàn)圖。從圖16可以看出，加載頻率對(duì)試樣的殘余孔壓產(chǎn)生了很大的影響，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，不同加載頻率下的孔壓都是先快速增大，然后出現(xiàn)拐點(diǎn)，最終趨于穩(wěn)定;加載頻率越大，試樣產(chǎn)生的殘余孔壓越小，孔壓達(dá)到穩(wěn)定時(shí)所需要的循環(huán)次數(shù)也越小。加載頻率為0.5 Hz時(shí)，試樣孔壓達(dá)到穩(wěn)定所需要的循環(huán)次數(shù)是2 000次，加載頻率為1.0 Hz時(shí)，試樣孔壓達(dá)到穩(wěn)定所需要的循環(huán)次數(shù)是1 500次，加載頻率為2.0 Hz時(shí)，試樣孔壓達(dá)到穩(wěn)定所需要的循環(huán)次數(shù)是1 000次。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)南昌地區(qū)飽和重塑紅黏土的單向循環(huán)壓縮動(dòng)三軸試驗(yàn)研究，得出以下結(jié)論。

1）隨著動(dòng)應(yīng)力比的增大，塑性累積應(yīng)變也不斷增大，試樣由強(qiáng)化狀態(tài)向破壞狀態(tài)過(guò)渡;當(dāng)動(dòng)應(yīng)力比小于臨界動(dòng)應(yīng)力比時(shí)，塑性累積應(yīng)變?cè)酱螅瑧?yīng)變發(fā)展曲線(xiàn)拐點(diǎn)的出現(xiàn)越滯后;在相同的動(dòng)應(yīng)力比下，試樣初始孔隙率和固結(jié)圍壓越大，累積應(yīng)變?cè)酱?，加載頻率越高，累積應(yīng)變反而越小，同時(shí)，不排水條件下的累積應(yīng)變要大于排水條件下的累積應(yīng)變。

2）通過(guò)對(duì)土體應(yīng)力 應(yīng)變滯回曲線(xiàn)的分析，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)加載初期，滯回曲線(xiàn)分布較為稀疏，后期則較為密集;隨著循環(huán)振次的增加，滯回圈略有拉長(zhǎng)并偏向軸向應(yīng)變一側(cè)傾斜，單個(gè)循環(huán)周期內(nèi)滯回圈的面積也有所增大，動(dòng)應(yīng)力比越大，這種變化越顯著;隨著動(dòng)應(yīng)力比的增大，土體的軟化程度也越大，但在較高的循環(huán)振次下，軟化程度減弱。

3）各影響因素下試樣的動(dòng)孔壓隨荷載循環(huán)次數(shù)的發(fā)展曲線(xiàn)的形態(tài)特征基本一樣，均表現(xiàn)為起始快速增長(zhǎng)，然后出現(xiàn)拐點(diǎn)，最終趨于穩(wěn)定;試樣的動(dòng)孔壓比隨初始孔隙率、固結(jié)圍壓、動(dòng)應(yīng)力比的增大而增大，隨加載頻率的增大而減小;動(dòng)孔壓達(dá)到穩(wěn)定時(shí)所需要的荷載循環(huán)次數(shù)，不同的影響因素下表現(xiàn)不一。

以上結(jié)論的得出是動(dòng)應(yīng)力比小于臨界動(dòng)應(yīng)力比條件下的試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)于動(dòng)應(yīng)力比大于或等于臨界動(dòng)應(yīng)力比的情況，需另做研究。

依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果建立不同影響因素下的紅黏土塑性累積應(yīng)變模型，由此可預(yù)估不同動(dòng)荷載作用下紅黏土路基的沉降量及達(dá)到穩(wěn)定變形時(shí)所需要的年限，這是接下來(lái)要進(jìn)行的研究工作。

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（編輯 胡玲）

收稿日期：2019-10-22

基金項(xiàng)目：? 國(guó)家自然科學(xué)基金（51768022、51978265）;江西省優(yōu)勢(shì)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)計(jì)劃（20181BCB24011）

作者簡(jiǎn)介：? 羅文?。?979- ），女，教授，博士，主要從事鐵路環(huán)境振動(dòng)與噪聲控制及輪軌動(dòng)力學(xué)研究，E-mail：lwj06051979@163.com。

Received： 2019-10-22

Foundation items：? National Natural Science Foundation of China （No. 51768022， 51978265）; Jiangxi Province Advantage Science and Technology Innovation Team Construction Plan Project （No. 20181BCB24011）

Author brief：? Luo Wenjun （1979- ）， professor， PhD， main research interests： railway environment vibration and noise control and wheel-rail dynamics， E-mail： lwj06051979@163.com.