铁路路基粗颗粒土填料的多级加载三轴试验与数值模拟研究

摘要

粗颗粒填料强度对铁路的建设有重要的影响，为了研究铁路路基粗颗粒土填料的强度特性，采用粗颗粒土三轴试验系统对工程填料开展不同含水率及围压的三轴压缩试验，并通过PFC3D进行对应工况的数值模拟，得出粗颗粒土填料多级加载的应力-应变关系曲线，以及总抗剪强度指标黏聚力c_u和内摩擦角φ_u。结果表明：最优含水率状态下应力-应变曲线呈现应变硬化型，试样中部有鼓胀现象，而在饱和含水率状态下应力-应变曲线呈现应变软化型，且试样中部既产生了一定的鼓胀，又伴随有较为明显的剪切破坏面；多级加载下的抗剪强度包线τ_p和强度包线τ_f两者较为一致，且各自确定的黏聚力c_u和内摩擦角值φ_u相差不大；试样的压缩变形是中部压密侧向逐渐鼓出的动态变化过程，在不同围压作用下试样内部形成明显的剪切带，周围土体沿剪切带发生相对滑移，具有明显的剪切滑裂面。研究的结果进一步验证了多级加载法在确定粗颗粒土填料强度方面的可行性，对指导铁路路基建设具有重要作用。

关键词

粗颗粒土填料 / 强度 / 三轴试验 / 数值模拟 / 破坏原理