振陷灾变时红粘土路基的能量耗散研究

With the construction of Hu-Kun High-speed Railway, consideration of geologic disasters in this red clay region under the vibration load is inevitable, hunan province which red clay spread widely is vital for Hu-Kun High-speed Railway, scientific research of the red clay roadbed is necessary.The nonlinear characteristics of red clay strength,the strain localization characterics and the strain softening properties of red clay will be presented based on resurts of laboratory test. The subject will build a Geologic Disaster Model through theoretic analysis and calculation in view of the red clay roadbed in considering the impact of water on mechnical properties of red clay.According to this model, the energy dissipation during the occurrence of disaster,the forces work,the internal energy dissipation work along the failure surface and the extreme value of dynamic settlement can be calculated,the red clay roadbed isolution measures can be presented;the mechanism of the geologic cataclysm on the red clay roadbed under the impact of high-speed train can be demonstrated by conclusions above; and the continuous rainfall and seepage can also be considered.The correctness of the resurts will be tested by some actual red clay roadbed engineering.The research has important significance to the security of high-speed railway.

伴随着沪昆高速铁路的修建，在列车振动载荷作用下，不可避免地涉及红粘土的振陷灾变问题, 而广布红粘土的湖南贵州等省是沪昆高铁的必经之地，因此对于红粘土路基性质的研究十分有必要。本课题依据室内试验结果，确定红粘土强度非线性特性、确定红粘土应变局部化特性、确定红粘土应变软化特性。在考虑水对红粘土力学特性的影响后，通过理论分析与计算建立红粘土路基的地质灾变模型。根据该模型计算红粘土路基灾变时的能量耗散，计算外力的功和内能沿着破坏面的耗散功，获得红粘土路基振陷灾变极值，提出红粘土路基的隔振措施。根据得出的相关结论揭示高速列车荷载作用下红粘土路基的地质灾变机理，并考虑连续降雨和渗流对红粘土路基振陷灾变的影响。通过实际红粘土路基工程检验该成果的正确性。研究成果对高速列车的交通安全具有重要意义。

随着我国高速铁路的快速发展，列车振动引起的路基灾变问题引起了人们广泛的关注。已有的研究成果得出：小振幅长时振动与大振幅短时振动具有相同的作用效果。由于高速列车引起的长期振动作用，路基土产生严重的附加沉降，从而引起路基的振陷灾变。高速列车长持时振动引起的路基振陷问题是高速铁路建设中的关键问题。高速铁路作为重大的工程建设项目，在其修建还必须考虑路基土振陷问题，以确保高速铁路的安全运营,因此对于红粘土路基性质的研究十分有必要。.本课题的研究对象是湖南典型的高速铁路红粘土路基，对在长期的列车振动荷载下的振陷灾变进行研究，而广布红粘土的湖南贵州等省是沪昆高铁的必经之地。通过理论分析、大量的室内实验和数值模拟相结合的研究方法，揭示红粘土路基的振陷灾变机理，建立振陷灾变时的能量计算方法。课题组将通过室内土工试验结果确定红粘土非线性破坏时的强度曲线，尤其是确定应变局部化形成条件，以及红粘土软化后的力学特性。提出能描述应变局部化后能量耗散的新模型，揭示红粘土振陷时的路基灾变机理。在此基础上建立能模拟红粘土振陷灾变的能量耗散方法。进而提出对实际工程具有指导意义的相关理论，通过示范性工程，检验新模型的可靠性与实用性。.公开发表43篇期刊论文(其中35篇SCI，6篇EI，2篇CSCD)。授权12项专利。获得省部级奖励5项、省优秀硕士论文奖1项。其中2篇论文入选ESI高倍引论文。研究成果具有重要的科学价值和工程应用价值，对高速列车的交通安全具有重要意义，具有广阔的应用前景。