兰-新高铁路基填土动力特性对长期冻融侵蚀的响应规律与机理研究获进展

  • 文/西北生态环境资源研究院 图/西北生态环境资源研究院 (兰州分院)
  • 创建于 2021-11-26
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  我国高速铁路网八纵八横长期规划中,超过50%的行车里程处于季冻区或深季冻区,其主要处于东北、华北和西北等广阔地区。高铁路基填料(填土)层的动力特性对于合理设计、安全运维、防灾调控都至关重要,而季冻区高速铁路长期处于冻融交替侵蚀和列车高频运营的耦合作用下,其路基老化过程和劣化机理受填料或填土动力特性衰退过程的主导。此外局部区域的抗震设计又对路基填土在极端气候和地质灾害下的动力稳定性提出了更高的要求。 

  中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室冻土力学研究团队,对兰-新高铁中冻融地质灾害多发的红古-海东区段路基进行跟踪研究,实验确定了冻结路基填土在小应变范围内的动态剪切模量和阻尼比等动力刚度参数的演化规律,及其对初始静应力历史、围压水平、动荷频率、冻融过程的相应特征与机理,提出了一个考虑上述影响因素的动力剪切模量(阻尼比)发展理论模型。考察了冻结路基填土累积塑性应变、回弹模量的基本发展特征,重点分析了冻融过程、应力历史对其发展的主导性影响规律。基于大量的冻融循环试验结果,提出了一个冻融衰减系数来评估和模拟冻融侵蚀过程对冻结路基土动力性能以及工程参数的影响,模拟结果表明冻融衰减系数能够较好的描述广泛的试验结果,这为评估季冻区高速铁路路基填料(填土)层工程属性的劣化提供了可借鉴的参考理论模型和实验基础数据。 

  该成果以 Dynamic responses of frozen subgrade soil exposed to freeze-thaw cycles为题发表于岩土工程期刊Soil Dynamics and Earthquake Engineering。冻土工程国家重点实验室周志伟副研究员为论文第一作者,李国玉研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目(U1703244)、中科院西部青年学者项目共同资助。

  论文链接 

小应变刚度(动态剪切模量与阻尼比)对冻融侵蚀的相应特征 

回弹刚度的测试结果与冻融退化模型的对比 

责任编辑:李暄妍