本发明专利技术公开了一种疲劳动三轴试验测定控制动剪应变的方法，其包括：（１）装好土样并使所述土样排水固结；（２）关闭排水阀，施加竖向静应力后施加相应的竖向动应力，该竖向动应力的循环次数大于等于１００００次；（３）记录在该竖向动应力作用下，各循环次数对应的竖向总动应变；（４）卸除竖向动应力使土样的结构得到恢复；（５）对应改变竖向静应力和竖向动应力的大小，重复步骤（２）～（４），测得并记录不同的竖向动应力和竖向静应力作用下，各循环次数所对应的竖向总动应变；和（６）计算动模量，分别在同一坐标系下绘制不同竖向动应力对应的动模量和循环次数的关系曲线，根据各曲线计算土样的控制动剪应变。该方法简单快速，且费用较低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地基土动力特性的土工试验
，尤其涉及一种疲劳动三轴试验 测定控制动剪应变的方法。
技术介绍
目前铁路路基的长期动力稳定性评价方法主要有三种临界动应力法、有效振动 速度法和动剪应变法。其中，最常用的是临界动应力法和动剪应变法。路基基床土在列车动力、循环荷载作用下会产生动剪应变。当动剪应变较小时，基 床动刚度随振次的增加而增大；当动剪应变增大到超过某一个值时，动刚度随振次的增加 而减小，该界限动剪应变值被称为控制动剪应变。当路基基床的剪应变小于所述控制动剪 应变时，土体产生应变硬化，路基基床在长期动荷载作用下是稳定的；当路基基床的剪应变 大于所述控制动剪应变时，土体产生应变软化，路基基床在长期动荷载作用下将失稳。由此 可以看出，控制动剪应变是评价铁路路基的长期动力稳定性非常重要的参数。现有的测定 土样的控制动剪应变主要是采用共振柱试验。然而，由于共振柱试验机试验费用较高，一般 的土工试验室和科研院校都没有共振柱试验机，共振柱试验机难以普及的问题很大程度上 制约了地基土动力特性的研究。并且，采用共振柱试验机测定控制动剪应变，涉及参数众 多，过程十分复杂。因此，亟待提供一种简单有效试验测定控制动剪应变的方法以克服上述 缺陷。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种简单有效的疲劳动三轴试验测定控制动 剪应变的方法，该方法采用动三轴仪来测试土样的动力特性，获得地基土的控制动剪应变， 极大提高了铁路基床动力稳定性评价的试验效率，并且可以有效降低试验费用。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种疲劳动三轴试验测定控制动剪应变的 方法，其包括以下步骤(1)在动三轴仪中装好土样，对其施加固结压力并打开排水阀以使所述土样排水 固结；(2)关闭排水阀，施加竖向静应力σ。后施加相应的竖向动应力σ d，所述竖向动应 力σ d的循环次数大于等于10000次；(3)记录在所述竖向动应力σ d作用下，各循环次数所对应的竖向总动应变ε d ；(4)卸除所述竖向动应力σ d，打开排水阀，让土样静置一段时间，以使土样的结构 得到充分的恢复；(5)对应改变竖向静应力σ。和竖向动应力σ d的大小，重复步骤⑵ (4)，测得 并记录不同的竖向动应力Qd和竖向静应力σ。作用下，各循环次数所对应的竖向总动应变和(6)计算不同的竖向动应力Od和竖向静应力σ。作用下，不同循环次数所对应的动模量Ed，分别在同一坐标系下绘制不同竖向动应力σ d对应的动模量和循环次数的关系 曲线，即Ed IgN曲线，根据各Ed IgN曲线计算所述土样的控制动剪应变Y d。。本专利技术的采用动三轴试验仪器进行地 基土疲劳动力试验，获得地基土的控制动剪应变，可极大的提高铁路基床动力稳定性评价 的试验效率。并且，动三轴试验仪器普及度高，可以有效降低试验费用。优选地，所述步骤(6)具体包括以下步骤(a)按公式& =^(1-^)计算不同竖向动应力％作用下，不同循环次数对应的动模量Ed，其中，μ为土样的泊松比；(b)分别 在同一坐标系中绘制不同竖向动应力作用下的动模量和循环次数的关系曲线，即Ed IgN 曲线；(c)分析各Ed IgN曲线，确定土体结构发生临界塑性变形时的动模量，然后按公式圮= (I-，)计算出对应的动应变；(d)以土样的竖向动应变为^dl= ε d，侧向动应变为e d2 = 0.5 ε dl，以r 。1;。2为半径，以点( 1+2 ,^ )为圆心，绘制应变莫尔圆，从莫尔圆上读出对应的最大动剪应变Ydmax，即为控制动剪应变Y d。。该过程涉及参数少，计算 过程简单，快速便捷。优选地，所述步骤(2)中所述竖向静应力σ。的大小为相应的所述竖向动应力σ d 大小的一半。优选地，所述步骤(4)中土样的静置时间大于1小时，以充分恢复土样的结构。优选地，所述步骤(1)中的动三轴仪为应力控制式动三轴仪。通过以下的描述并结合附图，本专利技术将变得更加清晰，这些附图用于解释本专利技术 的实施例。附图说明图1为本专利技术的一个实施例的流程示 意图。具体实施例方式现在参考附图描述本专利技术的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如 上所述，本专利技术提供了一种简单有效的，该方法 采用动三轴仪来测试图样的动力特性，获得地基土的体积动剪应变门槛值，极大提高了铁 路基床动力稳定性评价的试验效率，并且可以有效降低试验费用。下面将结合附图详细阐述本专利技术实施例的技术方案。如图1所示，本实施例的疲 劳动三轴试验测定控制动剪应变的方法包括以下步骤步骤SlOl 在动三轴仪中装好土样，对其施加固结压力并打开排水阀以使所述土 样排水固结。具体的，按照《振动三轴试验》(SL-237-032-1999)规定的操作规程在动三轴 仪中装好土样。所述动三轴仪优选为应力控制式动三轴仪。步骤S102 关闭排水阀，施加竖向静应力σ。后施加相应的竖向动应力σ d，所述竖 向动应力σ d的循环次数大于等于10000次。所述竖向静应力σ。的大小为相应的所述竖向动应力Od大小的一半。步骤S103 记录在所述竖向动应力Qd作用下，各循环次数所对应的竖向总动应变％。步骤S104 卸除所述竖向动应力σ d，打开排水阀，让土样静置一段时间，以使土样 的结构得到充分的恢复。所述土样的静置时间大于1小时，且施加的所述竖向动应力越大， 所述静置时间越长。步骤S105 对应改变竖向静应力σ。和竖向动应力Od的大小，重复步骤(2) (4)，测得并记录不同的竖向动应力Qd和竖向静应力ο。作用下，各循环次数所对应的竖向 总动应变ε d。步骤S106 计算不同的竖向动应力Od和竖向静应力ο。作用下，不同循环次数所 对应的动模量Ed，分别在同一坐标系下绘制不同竖向动应力σ d对应的动模量和循环次数 的关系曲线，即Ed IgN曲线，根据各Ed IgN曲线计算所述土样的控制动剪应变Y d。。进一步地，该步骤包括(a)按公式& =^(1-^)计算不同竖向动应力σ d作用下，不同循环次数对应ι-μ的动模量Ed，其中，μ为土样的泊松比。例如，对于软塑形红黏土，μ =0.38;对于可塑性 红黏土，μ = 0. 35 ；对于硬塑性红黏土，μ = 0. 32。(b)分别在同一坐标系中绘制不同竖向动应力作用下的动模量和循环次数的关系 曲线，即Ed IgN曲线;(c)分析各Ed IgN曲线，确定土体结构发生临界塑性变形时的动模量，然后按公 式圮= (Ι-g)计算出对应的动应变；(d)以土样的竖向动应变为edl = ε d，侧向动应变为ε d2 = 0. 5 ε dl，以 r = ^ ； 为半径，以点( +2Sd2 ^ )为圆心，绘制应变莫尔圆，从莫尔圆上读出对应的最大动剪应变Ydmax，即为控制动剪应变Y d。。该过程涉及参数少，计算过程简单，快速便捷。运用本专利技术的方法测定武广客运专线泉口试验工点红粘土不同固结比时的控制 动剪应变Y d。，结果见下表，其中包含了不同试验条件下、不同含水比红黏土的体积动剪应 变门槛Ytv。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种疲劳动三轴试验测定控制动剪应变的方法，其特征在于，包括以下步骤： （１）在动三轴仪中装好土样，对其施加固结压力并打开排水阀以使所述土样排水固结； （２）关闭排水阀，施加竖向静应力σ↓［ｏ］后施加相应的竖向动应力σ↓［ｄ］，所述竖向动应力σ↓［ｄ］的循环次数大于等于１００００次； （３）记录在所述竖向动应力σ↓［ｄ］作用下，各循环次数所对应的竖向总动应变ε↓［ｄ］； （４）卸除所述竖向动应力σ↓［ｄ］，打开排水阀，让土样静置一段时间，以使土样的结构得到充分的恢复；（５）对应改变竖向静应力σ↓［ｏ］和竖向动应力σ↓［ｄ］的大小，重复步骤（２）～（４），测得并记录不同的竖向动应力σ↓［ｄ］和竖向静应力σ↓［ｏ］作用下，各循环次数所对应的竖向总动应变ε↓［ｄ］；和 （６）计算不同的竖向动应力σ↓［ｄ］和竖向静应力σ↓［ｏ］作用下，不同循环次数所对应的动模量Ｅ↓［ｄ］，分别在同一坐标系下绘制不同竖向动应力σ↓［ｄ］对应的动模量和循环次数的关系曲线，即Ｅ↓［ｄ］～ｌｇＮ曲线，其中，Ｎ表示循环次数，根据各Ｅ↓［ｄ］～ｌｇＮ曲线计算所述土样的控制动剪应变γ↓［ｄｃ］。
【技术特征摘要】
一种疲劳动三轴试验测定控制动剪应变的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)在动三轴仪中装好土样，对其施加固结压力并打开排水阀以使所述土样排水固结；(2)关闭排水阀，施加竖向静应力σo后施加相应的竖向动应力σd，所述竖向动应力σd的循环次数大于等于10000次；(3)记录在所述竖向动应力σd作用下，各循环次数所对应的竖向总动应变εd；(4)卸除所述竖向动应力σd，打开排水阀，让土样静置一段时间，以使土样的结构得到充分的恢复；(5)对应改变竖向静应力σo和竖向动应力σd的大小，重复步骤(2)～(4)，测得并记录不同的竖向动应力σd和竖向静应力σo作用下，各循环次数所对应的竖向总动应变εd；和(6)计算不同的竖向动应力σd和竖向静应力σo作用下，不同循环次数所对应的动模量Ed，分别在同一坐标系下绘制不同竖向动应力σd对应的动模量和循环次数的关系曲线，即Ed～lgN曲线，其中，N表示循环次数，根据各Ed～lgN曲线计算所述土样的控制动剪应...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭建湖，杨果林，邬强，刘晓红，赵勇，周飞，陈占，刘庆辉，朱明杰，李海斌，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：83[]
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