多向动荷载所引起的复杂应力路径下软粘土动力特性、本构模型及路基沉降试验研究

Soil stress path caused by traffic load is extremely complex, manifested as multiple dynamic load coupling effect and associated with cyclic principal stress rotation. Currently, the cyclic loading test is hard to simulate this kind complex stress path.Laboratory element tests and traffic load model test are conducted on saturated Wenzhou clay. The cyclic behavior of the soft clay is researched considering the affects of cyclic deviator stress, cyclic cell pressrue, principal stress rotation and the coefficient of intermediate principal stress. Then the yield surface, flow principle and hardening rule of the existed models are improved and a model reflecting the principal stress rotation and nonaxial of stress and strain is builted based on the model presented by Li and Meissner (2002). Finally, a method which can caculated the permanent settlement induced by traffic loading is introduced. The test method and theory proposed by this project can be used in predicting the long-term settlement of expressway,high speed railway and airport runway and analysing the dynamic characteristics of soft clay subgrade.

交通荷载作用在土体上的应力路径极其复杂，表现为多向动荷载耦合作用并伴随着主应力轴连续旋转，目前循环荷载试验难以模拟这一复杂应力路径。本项目针对真实交通荷载所引起的应力路径，开展室内单元体多向动荷载试验（双向激振动三轴试验和静-动多向空心圆柱动扭剪试验），揭示软粘土在循环荷载作用下考虑循环偏应力、循环球应力、主应力轴连续旋转、中主应力系数等各种因素影响的动力循环特性，从而对现有本构模型的屈服面、流动法则和硬化规律进行完善，在Li和Meissner(2002)模型基础上提出反映主应力轴连续旋转和应力应变非共轴的本构模型，建立能反映交通荷载引起的主应力轴连续旋转复杂应力路径下软粘土沉降计算方法，并利用自主研发的大型交通荷载模型实验装置对上述沉降计算方法进行验证。本项目提出的试验方法和得到的理论成果可用于高速公路、高速铁路、机场跑道工程长期沉降预测等交通荷载作用下软粘土路基动力特性和沉降分析。

交通荷载作用在土体上的应力路径极其复杂，表现为多向动荷载耦合作用并伴随着主应力轴连续旋转，目前循环荷载试验难以模拟这一复杂应力路径。本项目针对真实交通荷载所引起的应力路径，开展了室内单元体多向动荷载试验（双向激振动三轴试验和静-动多向空心圆柱动扭剪试验），揭示了软粘土在循环荷载作用下考虑循环偏应力、循环球应力、主应力轴连续旋转、中主应力系数等各种因素影响的动力循环特性，对现有本构模型的屈服面、流动法则和硬化规律进行了完善，并在Li和Meissner(2002)模型基础上提出反映主应力轴连续旋转和应力应变非共轴的本构模型，建立了能反映交通荷载引起的主应力轴连续旋转复杂应力路径下软粘土沉降计算方法，并利用自主研发的大型交通荷载模型实验装置对上述沉降计算方法进行了验证。本项目提出的试验方法和得到的理论成果可用于高速公路、高速铁路、机场跑道工程长期沉降预测等交通荷载作用下软粘土路基动力特性和沉降分析。