循环荷载下圆砾的宏观动力特性及其细观模拟

摘要

为探讨地铁循环荷载作用下地基圆砾的宏观动力特性演化规律及其内部细观结构的动力响应特征，利用DYNTTS大型三轴循环试验系统，开展一系列饱和不排水动三轴试验；同时，基于室内试验建立离散元（DEM）不排水动三轴模型，分析不同相对密度、围压及动应力幅值下圆砾的宏观动力特性演化特征及内部细观参量响应规律。结果表明：当围压较小（σ₃=100 kPa）且相对密度较低（D_r=0.3）时，圆砾的累积塑性应变过大（高于0.61%），列车运行存在严重的安全隐患；当围压较高（σ₃=200、300 kPa）时，累积塑性应变较小（低于0.14%），列车运行相对安全。相对密度和围压越大，试样的累积塑性应变越小，回弹模量越大，试样内部耗损的能量越低，故可考虑采用高压注浆等挤压措施提高土体相对密实度以减小地铁地基的沉降。循环加载过程中，配位数及各向异性均呈周期性变化，配位数的变化方向与循环荷载的变化方向相反，而各向异性的变化方向与循环荷载的变化方向相同。动应力幅值越大，配位数越小，各向异性越强；相对密度及围压越大，配位数越大，各向异性则越弱。强接触主要由轴向应力控制，其对承载力起着主要支撑作用。研究成果可为圆砾地基地铁线路的设计及安全运营提供参考。

关键词

循环荷载 / 圆砾 / 动力特性 / 离散元