[發(fā)明專利]測(cè)定靜載下鐵路路基土體變形狀態(tài)荷載閾值的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410836977.7
• 申請(qǐng)日: 2014-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104535420A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅強(qiáng);熊勇;張良;蔣良濰;劉鋼;朱江江;孟偉超;侯振斌;鄒亮明;葉慶志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08
• 代理公司: 成都博通專利事務(wù)所 51208
• 代理人: 陳樹(shù)明

1.一種測(cè)定靜載下鐵路路基土體變形狀態(tài)荷載閾值的方法，其操作步驟為：

A、試驗(yàn)準(zhǔn)備

A1、模型箱構(gòu)筑：在剛性基礎(chǔ)上構(gòu)建剛性模型邊壁，構(gòu)成長(zhǎng)、寬、高分別為150cm、150cm、90cm的模型箱(1)；

A2、模型填筑：將試驗(yàn)用的鐵路路基土樣在模型箱內(nèi)按預(yù)定壓實(shí)度分層填筑形成填土模型(2)，每層填筑的厚度為20～25cm，填土模型的總高度為90cm；

A3、加載板安放：在填土模型(2)上表面中心位置安放直徑為30cm的圓形剛性加載板(3)；

A4、位移傳感器布設(shè)：在圓形剛性加載板(3)上表面邊緣均勻布設(shè)三個(gè)位移傳感器(4)，位移傳感器(4)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電連接；

A5、試驗(yàn)?zāi)Ｐ头忾]保濕：將模型箱(1)置于封閉空間(5)內(nèi)，并通過(guò)加濕設(shè)備使封閉空間(5)內(nèi)的相對(duì)空氣濕度保持為90％～95％；

B、試驗(yàn)加載及數(shù)據(jù)采集

B1、確定分級(jí)施加靜載值：通過(guò)地基系數(shù)測(cè)定方法測(cè)出填土模型(2)的地基系數(shù)K₃₀(MPa/m)，進(jìn)而得出填土模型(2)的極限承載力σ_f(kPa)，σ_f＝2(2.4K₃₀+15)；確定分級(jí)施加靜載值p_i，p_i＝λ_iσ_f，其中：i為加載的級(jí)數(shù)，i＝1,2,3,4,5,6；λ_i為第i級(jí)加載的比例系數(shù)，其取值依次為：0.05,0.2,0.4,0.6,0.7,0.8；

B2、分級(jí)施加靜載：先進(jìn)行一次預(yù)加載，預(yù)加載的荷載等于B1確定的第1級(jí)加載的荷載p₁，保持5min，卸除荷載p₁后靜置5min；隨后進(jìn)行第1至第6級(jí)的分級(jí)靜力加載：第i級(jí)加載的荷載等于B1確定的荷載p_i，每級(jí)加載的時(shí)間為24h，兩級(jí)加載之間的間歇時(shí)間1h；

在進(jìn)行每級(jí)加載及兩級(jí)加載之間的間歇期，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)同步實(shí)時(shí)采集三個(gè)位移傳感器(4)測(cè)得的圓形剛性加載板(3)的豎向位移值；

C、荷載閾值確定

C1、將B2步三個(gè)位移傳感器(4)測(cè)得的第i級(jí)加載過(guò)程中同一時(shí)刻的豎向位移值平均，獲得第i級(jí)加載過(guò)程中填土模型(2)的豎向變形S_i隨加載時(shí)間t的關(guān)系曲線，即S_i～t曲線；并將第i級(jí)加載間歇期開(kāi)始時(shí)和結(jié)束時(shí)，三個(gè)位移傳感器(4)測(cè)得的圓形剛性加載板(3)的豎向位移值平均之差，作為第i級(jí)荷載p_i卸除后的回彈變形S_ei；

C2、根據(jù)C1得到的第i級(jí)加載過(guò)程中填土模型(2)的豎向變形S_i和加載時(shí)間t的關(guān)系曲線減去第i級(jí)卸除后的回彈變形S_ei，得到第i級(jí)加載過(guò)程中的塑性變形和時(shí)間t的關(guān)系曲線；再以設(shè)定的時(shí)間間隔，算出第i級(jí)加載過(guò)程中多個(gè)時(shí)刻t的塑性變形速率v_i(t)；其中，加載級(jí)數(shù)i＝1時(shí)，設(shè)定的時(shí)間間隔為0.5h，加載級(jí)數(shù)i＝2,3,4,5時(shí)，設(shè)定的時(shí)間間隔為1h；

將多個(gè)時(shí)刻t的塑性變形速率v_i(t)置于v_i(t)～t雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中，提取出線性區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)作為有效數(shù)據(jù)點(diǎn)；

C3、對(duì)C2步得到的第i級(jí)加載過(guò)程中的塑性變形速率的有效數(shù)據(jù)點(diǎn)，在按負(fù)冪函數(shù)v(t)＝At^-α進(jìn)行擬合，得到第i級(jí)加載的比例系數(shù)λ_i對(duì)應(yīng)的冪指數(shù)α_i值；并將數(shù)據(jù)(α_i,λ_i)按α＝aλ³+bλ²+cλ+d進(jìn)行擬合，得到冪指數(shù)α與加載比例系數(shù)λ的關(guān)系曲線，即α～λ曲線；

C4、根據(jù)α～λ曲線的曲率k的計(jì)算公式計(jì)算得到α～λ曲線的曲率k與加載比例系數(shù)λ的關(guān)系曲線，獲得曲率k的兩個(gè)極大值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)加載比例系數(shù)λ^Ι和λ^II；將較小的加載比例系數(shù)λ^Ι與填土模型(2)的極限承載力σ_f相乘即得到區(qū)分變形快速穩(wěn)定與緩慢穩(wěn)定狀態(tài)的荷載閾值p^Ι，p^Ι＝λ^Ισ_f；將較大的加載比例系數(shù)λ^II與填土模型(2)的極限承載力σ_f相乘積即得到區(qū)分變形緩慢穩(wěn)定與緩慢破壞狀態(tài)的荷載閾值p^II，p^II＝λ^IIσ_f。