列车振动荷载作用下南京细砂振动累积变形特性试验研究.pdf

J o u r n a l o fE n g i n e e r in g G e o lo g y 工程地质学报 1 0 0 4 9 6 6 5 2 0 1 4 2 2 ( 6 ) 一 1 2 9 4 - 0 7 D O I ： 1 0 1 3 5 4 4 j cn k i j e g 2 0 1 4 0 6 0 3 8 列车振动荷载作用下南京细砂振动累积变形特性试验 研 究 庄海洋 陈 磊 沈礼伟 左玉峰 ( 南京工业大学岩土工程研究所南京2 1 0 0 0 9 ) ( 江苏省交通规划设计院股份有限公司南京2 1 0 0 0 5 ) 摘要列车振动荷载作用下松散砂土振密造成的早期路基沉降将对列车的正常运行产生很大的影响。本文以南京地区新 近沉积片状细砂为研究对象 ， 采用英国 G D S 空 心圆柱扭 剪仪模拟列 车振动荷载 的实际应力 路径 ， 并考虑 排水条 件 、 试 样 围压 和加载幅值等因素， 初步研究了 2 0 0 0列次( 1 4 0 0 0振次) 列车振动荷载作用下南京新近沉积片状细砂的振动排水特性和竖向 累积变形特性。实验结果表明， 试样围压对南京片状细砂的竖向累积变形的影响较为明显， 同时， 当试验围压较小时， 加载幅 值对试样的竖向累积变形的影响更大。其次， 排水条件主要对列车运营前期的路基累积变形产生明显的影响， 对后期的累积 变形的影响基本可以忽略。最后， 根据试验结果 ， 本文也初步给出了排水条件和不排水条件下南京片状细砂的竖向累积应变 增长曲线的新预测公式及其参数取值。研究结论对列车振动荷载作用下新近沉积砂性土的动力学特性及其累积变形的计算 方法等问题的研究具有很好的参考价值。 关键词 列车振动荷载南京细砂累积变形振动孔压土动力学 中图分类号 ： U 2 1 3 1 文献标识码 ： A EXPERI M ENTAL ANALYS I S ON TI oN oF NANJ I NG F I NE S AND LoADI NG DYNAM I C CUM ULATI VE DEFoRM A UNDER TRAI N I NDUCED VI BRATI oN ZHUANG Ha iy a n g CHEN Le i SHEN L iwe iZ UO Yu f e n g ( ( I n s t it u t e o fG e o t e ch n ica l E n g in e e r i n g， N a n j in g U n i v e r s i t y ofT e ch n o l o g y ， N a n j in g 2 1 0 0 0 9 ) ( ( J i a n g s u P r o v i n cia l C o m mu n i ca t i o n s P l a n n i n g a n d D e s i g n I nst i t u t e C o ， L t d ， N a n g 2 1 0 0 0 5 ) Abs t r a ct Th e e a r li e r s e t t le me n t o f r a ilwa y r o a d b e d ca u s e d b y t r a in - in d u ce d v ib r a t io n lo a d in g h a s g r e a t e f f e ct s o n t h e t r a in d r i v in g s a f e t y if lo o s e s a n d la y e r s a r e in cl ud e d in t he r a i lwa y u n d a t io nAcco r di n g ly，t h e GDS t r i a x i a l h o llo w cy li n d ri ca l mu hi - f u n ct io n a pp a r a t us is u s e d t o mo d e l t h e r e a l s t r e s s pa t h o f t h e t r a in- in d u ce d v i b r a t io n lo a d in g T h e t e s t e d fin e s a n d is d is t rib u t e d in N a n j i n g a r e a ， n e ar t o Y a n g t z e r iv e I t s d y n a mic d e f o r m a t i o n p r o p e r t ie s a r e s t u d ie d b y t a k in g i n t o co ns id e r a t i o n o f t h e d r a in co n d it i o n a n d t he co nfi n i n g p r e s s u r e a n d t h e lo a d a mp lit u d e As r e s u lt s，t h e co n fi n in g p r e s s u r e ha s a g r e a t e r e f f e ct o n t h e v e r t ica l a ccu mula t e d d e f o rm a t io n o f t he t e s t s a mp le s Th e 收稿日期： 2 0 1 3 0 8 - 0 9 ； 收到修改稿日 期 ： 2 0 1 3 1 2 2 7 基金项 目： 江苏省 自然科学基 金青年项 目( S B K 2 0 1 2 4 1 2 8 8 ) 、 江苏省研究生科研创新计划项 目( C X L X1 2 _ 0 4 3 6 ) 资助 第一作者简介： 庄海洋 ( 1 9 7 8 一 ) ， 男， 博士， 副教授， 主要从事轨道交通工程防震 ( 振) 减灾和土动力学等方面的研究与教学 E m a i l z h ua n g 7 8 0 2 1 63 t o m 2 2 ( 6 ) 庄海洋等： 列车振动荷栽作用下南京细砂振动累积变形特性试验研究 a mp lit u d e o f v ib r a t io n lo a d in g h a s a g r e a t e r e f f e ct o n t h e v e r t ica l a ccu mu l a t e d de f o r ma t io n if t h e co n f in i ng p r e s s u r e is s ma lle r Als o，t h e d r a in co n d it io n h a s a g r e a t e r e f f e ct o n t he e a r l ie r s e t t le me n t o f r o a d b e d t ha n o n t h e la t e r s e t t le me n t At t h e s a me t ime，t h e n e w f o rm u la s a n d it s p a r a me t e r s a r e d e v e lo p e d a n d ca n be u s e d t o pr e d ict t h e v e r t ica l a ccu m u la t e d d e f o rm a t io n o f N a n j in g fin e s a n d w i t h f la k e s h a p e s t r u ct u r e T h e y a y e g i v e n b a s e d o n t h e t e s t r e s u lt s T h e s e r e s e a r ch co n clu s io n s ca n b e u s e d t o p r e d ict t h e lo n g t e rm s e t t le me n t o f r a i lwa y r o a d b e d wi t h t h e n e wly de p o s i t e d fi n e s a n d in clu de d in r o a d b e d Ke y w o r d s T r a in in d u ce d v ib r a t i o n ， N a n j in g fin e s a n d ， A ccu mu la t e d d e f o rma t io n ，D y n a m ic p o r e p r e s s u r e ，S o il d y n a mic 0引 言 据测算 ， 2 0 1 4年底 中国城市轨道交通投人运营 里程将达 2 7 6 5公里。预计 2 0 2 0年 ， 全 国城市轨道 交通总里程将达 7 3 9 5 k m。因此 ， 我国将成 为全球规 模最大 、 发展最快 的城市 ( 际) 轨道交 通建设市场。 在快速轨道交通建设与运营过程 中存在着较多的重 大技术问题 ， 工程实践先于理论的矛盾十分 突出 ， 其 中快速列车运行引起 的路基长期沉降和场地振动问 题就位列这些重 大技术难题 之 中 。根据我 国快 速轨道交通 的中长期规划 ， 轨道交通线通过深厚的 新近沉积饱和软黏土 、 松散砂土等松软地基的线路 里程 占总里程的 比重越来越大 ， 在轨道交通振动荷 载作用下 ， 地基 中振动孔 隙水压力不断上升 ， 土体发 生塑性 累积变形 ， 将会产生很 大的初期瞬时沉降变 形和长期的路基附加沉降变形。 随着土体动力学特性室内试验仪器及其量测技 术的快速发展 ， 使得在交通荷 载复杂应力路径下土 体动力学特性的研究取得了不断的进展。例如， 黄 博等 2 、 王常晶等 和温 日琨等H 对交通荷载作用 下软黏土 的动力学特性进行 了卓有成效的研究 ， 分 别对交通荷载作用 下地基土单元 体的 主应力 轴旋 转 、 累积变形特性和不排水强度特征等方 面进行 了 系统的试验 研究和理 论分 析；管林 波等 和沈扬 等 6 通过采用空心圆柱扭剪仪对杭州地区复杂应 力路径下考虑主应力方向变化 的原状黏性土各 向异 性特性 、 应力应变性状和孔压开展的影响因素进行 了研究 ； 刘雪珠 等 采用英 国进 口的 WF I 多功能 动三轴仪 ， 以长江中下游南京地 区的片状结构细砂 为研究对象， 研究了该类土在列车振动荷载作用下 土中静偏应力水平、 循环应力比对其动力特性的变 化规律 ； 唐益群等 _ 8 对南京淤泥质粉质黏土进行应 力控制 的循环三轴试验 ， 研究 了列车循环荷载作用 下淤泥质粉质黏土的动应变发展情况 ； 杨坪等 结 合列车运行的相关参数 ， 对路基土体在动荷载作用 下的变形特性进行了动三轴试验研究， 分析了粉质 黏土路基在列车振动荷载作用下的变形发展规律； Wich t ma n n等 。 “ 采用循 环三轴试 验模 拟循环荷 载 长期作用下砂性土的排水过程 ， 研究 了应变幅值 、 平 均应力 、 振动密度 、 次数 、 加载频率 以及预加循环荷 载历史等主要影响因素对砂性土累积应变特性 的影 响规律 ， 重点讨论 了应 变累积速率 和方 向的影 响； G i d e l等H 利用动三轴仪施加 4级循环荷 载且每级 加载 2 0 0 0 0次的方式 ， 研究 了粗颗粒土在不 同静偏 应力比下的动力特性 ， 给 出了土的累积塑性应变与 振动次数、 应力水平的经验计算公式。 然而 ， 快速轨道交通荷载作用下土体 的动力学 行为明显有别于其他动荷载作用下 的动力学行为， 对快速轨道交通振动荷载作用下土体的动力学行为 及其力学模型必 须进行 系统 的研究。据此 ， 本文 以 地铁列车产生 的振动循环荷 载为试 验加 载模 拟对 象 ， 考虑排水和不排水条件、 试样围压和加载幅值等 因素 ， 对具有特殊结构 的南京新近沉积的片状细砂 的振动力学特性进行 了系列室 内试验研究 ， 研究 了 土样竖向累积变形的主要影响因素对其竖向累积变 形 的影 响规律 ， 并初步给出了排水条件和不排水条 件下南京细砂的竖 向累积应变增长曲线的新预测公 式及其参数取值 。研究成果对列车振动荷载作用下 新近沉积砂性土的振动动力学特性及其累积变形计 算方法等科学问题 的研究都具有很好 的参考价值和 指导意义。 1 试 验概况 1 1 试验仪器 为了能够更为近似地模拟列车通过时路基土体 的复杂受力状态 ， 本次试验采用 的设备为英 国 G D S 公司研制的空心圆柱扭剪仪 ( 图 1 ) 。该 仪器可对 J o u r n a l o fE n g in e e r in g G e o l o g y 工程地质 学报2 0 1 4 试样施加 4个独立的荷载： 轴力 、 扭矩 内围压 P 和外围压p 。 ( 图 2 ) 。该仪器的具体测试性能可参 考潘华等对该仪器试验能力 的测试研究 坨 ， 。 图 1 G D S空心圆柱扭剪仪 Fig1 GDS d y n a mic h o llo w cy lind e r a p pa r a t u s 图2 空心圆柱试样受力图 F ig 2 Th e lo a d in g s k e t ch o f t h e t e s t s a mp le 1 2 试样 制 备 本次试验土样为具有特殊结构性的南京片状细 砂的重塑样， 试验土样天然状态下基本物理指标为： 平均天 然重度 p=1 8 5 k N m一， 最 大孔 隙 比 e = 1 1 4 ， 最小孔隙 比 e i =0 6 2 ， 相对密度 D =0 5 ， 不 均匀系数 C u =2 3 1 ， 曲率系数 C c=1 0 7 ， 颗粒级 配 曲线图 ( 图 3 ) 。本 次试样 重 塑土样 的指 标 ： D ， = 0 5 ， 试验采用三瓣铜模制样器制备砂土试样， 分 3 层装样 ， 逐层击实至控制重塑样设计指标 ， 试样 的尺 寸均为内直径 6 0 m m、 外直径 1 0 0 m m、 高 2 0 0 m m。试 样制备完成后 ， 采用抽气并通循环水进行饱和 ， 直至 连续 1 0 rain内不 出现气 泡 ， 此时将制备好 的试样安 装到 G D S循 环仪上 ， 继续通循环水进行饱 和， 直至 没有气泡 冒出， 并调整 内压 、 外压 和反压 ， 测得有效 围压为预定值时开始固结。试验达到有效围压并固 结完成后加试验荷载 ， 开始振动特性试验。 冰 、 、 删 缸 蛊 翟 H 七 一 | | | | | | 土粒 粒 径 r n m 图 3 南京 细砂 的颗粒级 配图 F i g 3 G r a in s i z e d i s t r i b u t i o n d i a g r a m o f N a n j in g fin e s a n d 1 3 试验加载 与其他动荷载 ( 如 地震 荷载 、 冲击荷载和 波浪 荷载等) 不 同， 在列 车振动荷载作用下铁路地基 中 土体单元 的主应力差在随时间发生大小的交替变化 的同时， 其应力主轴也会发生循环旋转。同时， 快速 轨道交通振动荷载还具有长期性和脉冲特征。因 此， 为了更好地测试列车振动荷载作用下土体的动 力学特性 ， 试验加载必须在加载频率、 应力路径和循 环次数等方面尽量与列车真实荷载相接近。但 目前 的试验设 备 还很 难 完全 模 拟列 车 荷 载 的 主要 特 性 ， 尤其体现在高频试验加载方面 ， 无法完全拟 合列车荷载作用于实际土单元的心形应力路径 。因 此， 本文为了充分考虑加载频率对砂性土体动力学 特性 的影响 ， 对该次试验 的加载路径做了适 当的简 化 ， 并做出了简化后的试验加载应力路径与列车振 动 荷 载 作 用 于 土 单 元 的 实 际 应 力 路 径 对 比 图 ( 图 4 a ) 。 排水条件也是影响土体长期循环荷载作用下性 状的重要因素 ， 在列车荷载长期作用下 ， 土体排水的 实际情况介于完全排水和完全不排水之间， 因此 ， 在 本次试验 中分别对排水条件和不排水条件下的土样 分别进行了试验。为了考虑列车行驶之间的间隔， 在每列列车加载后给予 5 s的时间间隔。试验过程 中试验循环荷载加载幅值分别为 1 0 k P a 、 1 5 k P a和 2 5 k P a ， 围 压 分 别 为 8 0 k P a( 内 压 1 2 0 k P a ， 外 压 2 0 0 k P a ) 和 1 2 0 k P a ( 内压 1 0 0 k P a ， 外压 2 2 0 k P a ) ， 根 据南京地铁列车运行速度与编组情况 ， 采用下式确 定试样 的加载频率 ： = 一 手 ( 1 ) 二 = 二 下 2 2 ( 6 ) 庄海洋等： 列车振动荷载作用下南京细砂振动累积变形特性试验研究 1 2 9 7 罢 ； 一应力路径 o 叭 ： - 一 一 一 图4 试验加载条件 F ig 4 Te s t lo a d in g co n d it io n a 试验加载应力路径 Ib 列车单列次试验加载时程 式中， 2 为列车运行速度 ， 取南京地铁最高运行速度 为 8 0 k m h ；Z为列 车 车 厢 长 度 ， 取 2 3 m。根 据 式( 1 ) 确定本次试验加载频率为 1 H z 。根据南京每 趟列车 6节车厢编组的情况 ， 确定列车单振动列次 应包含 7次循环加载和单列次振动加载 ( 图 4 b ) 。 2 试验结果与分析 对 比不同试验条件下列车振动前 1 0 0列次的试 样竖向累积应变 时程 曲线中 ( 图 5 ) 不 同围压 的试 03 誉0 2 5 -0 2 釜 。 罄 l l 00 5 O 0 1 2 芝 o I 星00 4 罄 ； 1 0 0 2 0 0 4 曼0 3 。 0 2 水 蓄0 0 0 3 0 6 0 9 0 1 2 0 列车 振 动列次 水 0 3 0 6 0 9 0 1 2 0 列车振动列次 验结果， 在相同加载幅值条件下， 试验围压为 8 0 k P a 时试样竖向累积应 变增长速度 比 1 2 0 k P a时竖 向累 积应变增长速度大 的多 ， 相 同加载幅值下前者 的竖 向累积应变约为后者的 2 8 倍 ， 这一结果表明， 当路 基表层存在南京细砂时对路基累积沉降的影响尤为 明显 ， 随着埋深的增加 ， 南京细砂对路基的影响将 明 显减弱。由不同围压下试样加载 1 0 0列次后竖 向累 计应变与加载幅值的关系图 ( 图6 ) 可知， 同一试验 围压下 ， 随着振动幅值的不断变大， 累积应变也呈接 近于线性的增长关系。同时 ， 根据图 6可以发现 ， 试 样围压越小， 加载幅值对南京细砂的竖向累积变形 的影响也越大。总结 了不 同试验条件 下 2 0 0 0列次 对应的竖向累积应变增长过程 ( 图7 ) ， 总体来看， 随着列车振动列次的不断增加 ， 试样 的竖 向累积应 变逐渐趋缓 ， 对于南京细砂来说 ， 前 1 0 0列次对应 的 试样竖向累积应变约占 2 0 0 0列次对应试验结果的 6 0 一7 0 。 根据不排水条件下列车振动前 1 0 0列次的竖 向 累积应变增长曲线形状 ， 采用幂指对数 函数来拟合 试样累积应变增长曲线。根据不同振动加载幅值条 件下应变累积的大小 ， 采用幂指数 函数的形式分别 考虑试样围压和振动加载幅值对 累积应变的影响 ， 采用对数函数拟合列车累积应变随列车振次的变化 规律 ， 本文得出的列 车振动荷载作用下试样竖 向累 积应变的预测公式可表示为 ： ；=k ( P 。 o r ) - ( o r d P 。 ) lo g 1+P ( N ) ( 2 ) 式中， k 为通过试验确定 的待定系数 ； m可根据相同 振动加载幅值时不同围压条件下累积应变增长规律 确定 的影响指数 ； n可根据 围压相 同时不同振 动加 0 3 0 6 0 9 0 1 2 0 列车振 动列次 0 术 0 2 _0 o l1 水 蠢 I l I J 【 J _一 图 5 不排水条件下列车振动前 1 0 0列次对应土样竖向累积应变增长曲线 F ig 5 T h e v e r t ica l a ccu mu la t e d d e f o r ma t io n g r o wt h cu r v e s o f s a n d u n d e r 1 0 0 t r a in s lo a d s w it h u n d r a in e d co n d it io n 加 蚰 0 加 埋揖 I 销最 8 6 4 2 O O O O O 誉 增匠斟 水 J o u r n a l o fE n g i n e e r i n g G e o l o g y 工程地质学报2 0 1 4 零 翅 嚓 匠 崮 图 6 列车振动 1 0 0 列 次后 试样竖 向累积应变 F ig 6 T h e v e r t ica l a ccu mu la t e d d e f o r ma t io n s o f s a n d t e s t s a mp le u n d e r 1 0 0 t r a in s lo a d s 载幅值条件下累积应变增 长规律确定的影响指数 ； P和 q可根据试样累积应变增长 曲线拟合确定 的竖 向应变累积特征参数 ； or 为试样加载围压 ； or 为振 动加载幅值 ； 为列车振动列次 ； P 为一个标准大 气压。 当采用上述应变累积预测公式对本文中南京细 砂不排水条件下试样累积应 变增 长曲线进行预测 ， 即对应的具体预测公式可表示为 ： 占 =2 2 5 ( P 。 or ) ( or d P 。 ) ” lo g 1+0 4 ( N d ) ( 3 ) 采用上式对南京细砂不排水条件下前 1 0 0列次 试样累积 应变增长 曲线进行 拟合 ( 图 6 ) ， 对 2 0 0 0 列次 的累积应变增 长过程 的拟合效果 ( 图 7 ) 。总 体来看 ， 采用上述公式对不排水条件下试验结果的 拟合效果较好 ， 尤其是对前 1 0 0列次的试验结果拟 合效果尤为明显 ， 对 2 0 0 0列次试验结果拟合的最大 误差也不超过 1 0 。 给出了排水条件下围压为 1 2 0 k P a时的试样竖 0 5 o 4 s 熏 -I E 0 1 剀0 0 40 0 8 00 l20 o 1 6 OO 2O oo 列车振动列次 0 2 誉 词 0 1 滕 匾 0 0 7 术 0 6 亳 0 5 0 3 水 向累积应变增长 曲线及其预测结果 ( 图 8 ) ， 通过试 验结果图 5和图 8对 比后发现 ， 当试验条件从不排 水条件变化到排水条件时 ， 列车第一列 次振动造成 的试样竖向累积应变明显增大， 占 2 0 0 0列次的总累 积应变的 5 0 6 0 。因此 ， 可在式( 2 ) 的基础上加 上一个 附加项来预测排水条件下 的试验结果 ， 即可 表示为 ： = k ( P o - ) ( or d P 。 ) “ lo g 1+P ( N d ) +k l ( o r d P 。 ) ( 4 ) 式中 k 和 可根据图 6中排水条件与不排水条件 下试样的竖向累积应变差值变化规律确定 ， 针对本 文南京细砂的试验结果 ， 当 I c =3 2 和 n =2时对排 水条件下前 1 0 0列次试样 累积应变增长曲线的拟合 效果 ( 图 8 ) ， 对 2 0 0 0列次 的竖 向累积应 变增长过 程进行拟合 ( 图 9 ) 。总体来看 ， 采用式 ( 4 ) 对排水 条件下前 1 0 0 列次的试验结果拟合效果不如对不排 水条件下试验结果 的拟合效果 ， 尤其是对靠前列车 振动列次条件下 的试验结果 的模 拟 比实测 结果偏 小 ， 这主要 由试验条件为排水时 由于孔隙水 的快速 渗出而导致试样前期 的竖向累积应变增 长速度较 快 ， 随着孔隙水的快速排出 ， 试样后期的累积竖 向应 变增长速度反而比不排水条件下的增长速度放缓。 根据图 9可 以看出， 采用式 ( 4 ) 对排水条件下 2 0 0 0 列次的累积应变增 长过程 的拟合效果非 常好 ， 与实 测结果相 比， 公式拟合的最大误差不超过 7 。 图 1 0给出了不排水条件下试样 的振动孑 L 隙水 压力实测时程 ， 总体来看 ， 随着列车振动加载幅值的 变大 ， 孔 隙水压 力增 长速 度增快 。当加载 幅值 为 1 0 k P a时， 在前 1 0 0列 次振动过程 中试样 的孔 隙水 压力已从增长阶段变化到孔 隙水压力稳定状态。而 。 ll l l I l l I l l - ll l ll l 譬 0 40 0 8 0 0 1 2 0o 1 60 0 2 00 0 列车振动列次 O 5 0 4 髫o 3 排水 1 2 1 0 0 8 。 一 6 嘴0 4 螽0 。2 0 4 0 0 gO 0 1 2 o o 1 6 oo 2O o0 列车振动列次 水 图 7 不排水条件下列车振动 2 0 0 0列次对应土样竖向累积应变 F ig 7 T h e v e r t ic a l a ccu mul a t e d d e f o r ma t io n s o f s a n d u n d e r 2 0 0 0 t r a in s lo a d s w it h u n d r a in e d co n d it io n 水 2 2 ( 6 ) 庄海洋等：列车振动荷载作用下南京细砂振动累积变形特性试验研究 、 暹 Ir一 围压1 2 o k P a ， 加载 幅值1 5 k P a 。 排水 0 3 U 6 U 9 U l2 O 列车振动列次 图 8 排水条 件下列车振动前 1 0 0列次 对应土样竖向累积应变增长曲线 F ig 8 Th e v e r t ica l a ccu mu la t e d d e f o r ma t io n g r o w t h cu r v e s o f s a n d u nd e r】 O0 t r a ins lo a d s wit h dr a in e d co n d it io n 当列车振动加载幅值较大时前 1 0 0列次振动过程 中 试样孔 隙水压力都呈增长趋势 。 3 结论 本文采用空心圆柱扭剪仪模拟列车振动荷载作 用于土体单元 的应力路径 ， 对列车 2 0 0 0列次( 1 4 0 0 0 振次 ) 振动荷载作用下具有特殊结构性的南京 片状 细砂的竖 向累积变形特性进行 了试验研究 ， 主要考 0 3 0 6 0 9 0 1 2 0 列车振动列次 0 3 0 6 0 9 0 1 2 0 列车振动列次 8 羹 6 嚣 0 2 零 馏 O 1 磷 遥 醐0 04 零 0 。 ： 警0 1 罄 cl 0 零 倒 晡； 厘 崩 a ，排水 0 4 0 0 8 0 0 1 2 o o 1 6 0 0 2 0 0 0 列车振动列次 a ， 排水 0 4 0 0 8 0 0 1 2 0 0 1 6 0 0 2 0 0 0 列车振 动列次 a ，排水 0 4 0 0 8 0 0 1 2 0 0 1 6 0 0 2 0 0 0 列车振动列次 图 9 排水条件下列车振动 2 0 0 0列次 对应 土样 竖向累积应变变化 F ig 9 T h e v e rtica l a ccu mu la t e d d e f o r ma t io n s o f s a n d u n d e r 2 0 0 0 t r a in s lo a d s w it h d r a in e d co n d it io n 虑 了不同试验围压 、 不 同振动加载幅值 和不 同排水 条件对试样长期累积变形 的影响， 得出以下结论 ： ( 1 ) 根据试验 实测 结果 ， 初 步给出 了排水条件 和不排水条件下南京片状细砂的竖向累积应变预测 公式及其参数 ， 总体来看 ， 本文根据前 1 0 0列次振动 荷载作用下试样竖 向累积应变增长曲线确定的预测 公式对不排水长期列车振动荷载作用下试样累积应 变增长的预测结果相对误差不超过 1 0 ， 对排水条 件下长期列车振动荷载作用下试样竖 向累积应变增 3 O 2 5 言 2 0s 1 0 鬣5 0 1 0 篓s O 0 3 0 6 0 9 0 1 2 0 列车振动列次 图 1 O 不排水条件下试样的孔隙水压力增长时程曲线 F ig 1 0 T h e p o r e p r e s s u r e gro w t h cu r v e s o f s a n d u n d e r 1 0 0 t r a in s lo a d s wit h u n d r a in e d co n d it io n 叫 o o 捧 氆足 零 理迢斟 0 8 6 4 2 O 6 5 4 3 2 1 O 幽 篮 蹬 鬣 1 3 0 0 J o u r n a l o fE n g i n e e r in g G e o lo g y 工程地 质学报2 0 1 4 长的预测结果相对误差不超过 7 ， 即初步认为列 车振动荷载对应 的试验加载前 1 0 0列振次的试验结 果可用于预测长期列 车振 动条件下土体 的累积变 形。 ( 2 ) 试样 围压对南京细砂的竖 向累积变形 的影 响较大 ， 试验围压变小时， 试样 的竖向累积应变迅速 增加 。同时 ， 当试样 围压越小时 ， 加载幅值对南京细 砂的竖向累积变形的影响比较大围压条件下的影响 要大。即对应实际工程场地 中浅埋的南京细砂层在 列车振动荷载作用下 的累积变形相对较大 ， 可能对 路基 的永久变形产生很大的影响。 ( 3 ) 对比不排水和排水条件 下的试 验结果 ， 当 路基中存在南京细砂 时， 排水条件主要对列车运 营 前期的路基累积变形产生 明显的影 响 ， 对后期列 车 运营的累积变形的影响基本可以忽略， 因此 ， 可以通 过路基浅层砂土振密和挤密等路基处理方法来预先 消除南京细砂层的前期累积变形。 参考文献 1 卢祖 文 高速铁路基础设施 的重大技术 问题 ( 特稿 ) J 中 国 铁路 ， 2 0 0 4， ( 8 ) ：1 1 1 3 L u Z u we n T e ch n ica l p r o b le m o f h ig h s p e e d r a ilw in f r a s t r u ct u r e J C h i n e s e R a i l w a y s ， 2 0 0 4 ，( 8 ) ： 1 1 1 3 2 黄博 ，丁浩 ， 陈云敏 ， 等 交通荷 载作 用后粉 质黏 土不排 水强 度特性试验研究 J 岩石力学与工程学报 ， 2 0 1 0 ， 2 9 ( 增 2 ) ： 3 9 8 63 9 9 3 Hu a n g B o，Din g Ha o ，C h e n Yu n min，e t a 1 E x p e ri me n t a l s t u d y o f u n d r ai n e d s t r e n g t h p r o p e y o f s a t u r a t e d s ilt y cla y a f t e r t r affi c lo a d J C h i n e s e J o u r n al o f R o ck Me ch a n i cs a n d E n gi n e e rin g ， 2 0 1 0 ， 2 9 ( s 2 ) ： 3 9 8 6 3 9 9 3 3 王常晶， 温 日 琨， 陈云敏 交通荷载引起的主应力轴旋转室内 试验模 拟探讨 J 岩土力学 ， 2 0 0 8 ， 2 9 ( 1 2 ) ：3 4 1 2 -3 4 1 6 Wa n g C h a n g j i n g ，We n R i k u n ，C h e n Y u n mi n D i s cu s s i o n o n la b o r a t o r y t e s t s imu la t io n o f p ri n cip a l s t res s a x e s r o t a t io n in d uce d b y t r a f fic l o a d i n g J R o ck a n d S o i l Me ch a n i cs ，2 0 0 8 ， 2 9 ( 1 2 ) ： 3 41 23 4l6 4 温 日琨 ，王常晶， 陈 云敏 交通荷载引起 的静偏应力 对饱和软 黏土变形影 响 J 岩土力学 ， 2 0 0 9 ， 3 0 ( 增 2 ) ：l1 9 1 2 2 We n R i k u n ，Wa n g C h a n g j i n g ，C h e n Y u n m in E ff e ct o f t r a f fi c lo a d in g in d u ce d s t a t ic d e v ia t o r s t r e s s o n d e f o r ma t io n o f s a t u r a t e d s o f t cl a y J R o ck a n d S o i l Me ch ani cs ，2 0 0 9 ， 3 0( s 2 ) ：1 1 9 1 2 2 5 管林波 ，周建 ， 张勋 ， 等 中主应 力系数 和 主应力 方 向对原状 黏土各向异性 J 岩石 力学 与工 程学 报 ，2 0 1 0 ， 2 9( 增 2 ) ： 3 8 71 3 8 7 7 Gu a n L in b o，Z h o u J ia n，Zh a n g Xu n，e t a1S t u d y o f in flu e n ce o f p a r a me t e r s o f in t e r me d ia t e p r in cip al s t r e s s an d p rin cip a l s tre s s d ir e ct i o n o n a n i s o t rop y o f i n t a ct cl a y J C h in e s e J o u r n a l o f R o ck Me ch a n i cs and E n g i n e e rin g ， 2 0 1 0 ， 2 9 ( S 2 ) ：3 8 7 1 3 8 7 7 6 沈扬 ， 周建 ， 龚 晓南 ， 等 考虑 主应力 方向变 化的原 状软 黏土 应力应变性状试验研究 J 岩土力学， 2 0 0 9 ， 3 O ( 1 2 ) ： 3 7 2 0 3 72 6 S h e n ra n g，Zh o u J ia n，Go n g Xia o n an ，e t a1Ex p e r ime n t a l s t u d y o f s t res s s t r a in p rop e r tie s o f in t a ct s o f t cla y co n s id e ri n g t h e ch an g e o f p r in ci p a l s tr e s s d i r e ct io n J R oc k and S o i l M e ch ani cs ，2 0 0 9， 3 0 ( 1 2 ) ：3 7 2 0 3 7 2 6 7 刘雪珠， 陈国兴 轨道交通振动作用下南京片状细砂的应力 路径及破坏模式 J 岩土力学 ，2 0 1 0 ， 3 1 ( 3 ) ： 7 1 9 - 7 2 6 L iu Xu e z h u， C h e n Gu o x in g Ef f e ct iv e s t res s p a t h a n d f a ilu r e p a t t e rn o f Nanj i n g fi n e s and w i t h fl a k e s h a p e s t ruct u r e u n d e r v ib r a t i n g l o a d o f r a i l t r a n s i t J R o ck and S o i l Me ch a n i cs ， 2 0 1 0 ， 3 1 ( 3 )： 7 1 9 7 2 6 8 唐益群 ，黄雨 ， 叶为民 ， 等 地铁 列车荷 载作用下 隧道周 围土 体 的临界动应力 比和动应变分析 J 岩石力学 与工程学 报 ， 2 0 0 3 ， 2 2 ( 9 ) ：1 5 6 6 1 5 7 0 Tan g Yiq u n，Hu an g Yu，Ye W e imin，e t a 1 C ri t ica l d y n a mic s t r e s s r a t io an d d y n am ic s t r a in a n al y s is o f s o ils a r o u n d t h e t u n n e l u n d e r s u b w a y tr a in l o a d i n g J C h i n e s e J o u r n al o f R o ck Me ch a n i cs a n d E n gi n e e ri n g ， 2