循環(huán) - 間歇加載下粉土永久變形特性試驗(yàn)

梅慧浩

(中鐵十一局集團(tuán)有限公司， 湖北 武漢 430061)

路基長(zhǎng)期承受交通荷載的重復(fù)作用，所受圍壓較低，并受自然因素影響顯著，其發(fā)生強(qiáng)度破壞的概率很小，而其永久變形特性更值得關(guān)注。動(dòng)三軸試驗(yàn)是研究路基填料在重復(fù)動(dòng)荷載作用下永久變形特性的有效手段，并取得了豐富成果[1～5]。但以往的動(dòng)三軸試驗(yàn)均采用連續(xù)加載的方式模擬交通荷載，直至達(dá)到試驗(yàn)終止條件才停止加載，這種加載方式顯然與交通荷載的實(shí)際狀況不符。因?yàn)閷?duì)路基某個(gè)位置而言，交通荷載并不是持續(xù)的重復(fù)作用，而是存在間歇階段。

目前，已有部分學(xué)者在循環(huán)動(dòng)三軸試驗(yàn)中考慮了間歇階段對(duì)試樣動(dòng)力特性的影響。Yildirim等[6～8]通過(guò)開(kāi)展持續(xù)加載 - 間歇的循環(huán)動(dòng)三軸試驗(yàn)，分析了間歇效應(yīng)對(duì)軟土孔壓、剪應(yīng)變等動(dòng)力性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明間歇階段的存在對(duì)土的動(dòng)力特性產(chǎn)生顯著影響。但目前關(guān)于間歇加載方式下路基土動(dòng)力特性的研究仍非常有限。以上研究中沒(méi)有直接對(duì)比連續(xù)加載與間歇加載對(duì)試樣動(dòng)力特性的具體影響，間歇加載下累積塑性應(yīng)變的發(fā)展特征還未研究。因此，仍需開(kāi)展間歇加載方式下路基土的永久變形特性研究。

本文設(shè)計(jì)了連續(xù)加載與間歇加載(持續(xù)加載和間歇交替循環(huán))的循環(huán)動(dòng)三軸試驗(yàn)。研究了間歇階段軸向應(yīng)變的變化以及對(duì)試樣動(dòng)力特性的影響。其次，依據(jù)安定理論劃分了累積塑性應(yīng)變的不同行為類型，并建立了考慮含水率影響的臨界應(yīng)力表達(dá)式，最后，提出了塑性蠕變行為的累積塑性應(yīng)變預(yù)測(cè)模型。

1 動(dòng)三軸試驗(yàn)

1.1 試樣及試驗(yàn)儀器

試驗(yàn)土樣取自朔黃重載鐵路K248+200區(qū)段的基床層。通過(guò)開(kāi)展基礎(chǔ)土工試驗(yàn)，確定土樣為低液限粉土，其基本物理性質(zhì)參數(shù)見(jiàn)表1。土樣的級(jí)配曲線見(jiàn)圖1。

表1 土樣的基本物理參數(shù)

圖1 顆粒級(jí)配曲線

試樣制作嚴(yán)格按照《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》的規(guī)定進(jìn)行。重載鐵路對(duì)基床層的壓實(shí)系數(shù)要求較高，故取壓實(shí)系數(shù)K=0.95。采取擊實(shí)方法制樣。試樣分6層擊實(shí)完成，控制每層試樣的濕土質(zhì)量和擊實(shí)高度相等以保證土樣顆粒均勻分布。試樣尺寸為：直徑38.1 mm，高度80 mm。試樣包括飽和試樣和不飽和試樣，對(duì)于飽和試樣，用抽氣飽和法進(jìn)行飽和。

本次試驗(yàn)采用DDS-70微機(jī)控制動(dòng)三軸儀(圖2)，主要由主機(jī)、電控系統(tǒng)、靜壓控制系統(tǒng)和微機(jī)系統(tǒng)等組成。軸向動(dòng)荷載由試樣底部的電磁式激振器提供，可對(duì)試樣施加正弦波、方波和三角波等荷載形式。圍壓通過(guò)空氣壓縮機(jī)提供，最高可達(dá)600 kPa。儀器可調(diào)節(jié)荷載頻率f=1～10 Hz，允許施加最大軸向動(dòng)荷載為1372 N，最大允許軸向位移為20 mm，試驗(yàn)系統(tǒng)精度滿足試驗(yàn)要求。

圖2 DDS-70微機(jī)控制動(dòng)三軸儀

1.2 試驗(yàn)方案

重載鐵路路基填料埋深較淺，實(shí)際承受的圍壓較低。因此，試樣圍壓σ3設(shè)置為30，60，90 kPa，動(dòng)應(yīng)力幅值σd=60～360 kPa。試驗(yàn)采用正弦波模擬重載列車對(duì)路基土體的重復(fù)荷載作用。Li等[9]指出，相鄰兩節(jié)車廂的兩個(gè)轉(zhuǎn)向架(4個(gè)輪對(duì))對(duì)路基某點(diǎn)的作用可認(rèn)為是一個(gè)加載循環(huán)。聶如松[10]在朔黃重載鐵路對(duì)路基開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，相鄰兩節(jié)車廂的兩個(gè)轉(zhuǎn)向架(4個(gè)輪對(duì))作用頻率即為列車動(dòng)荷載對(duì)路基的加載頻率。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，朔黃鐵路重載列車的運(yùn)行速度為60～80 km/h，列車動(dòng)荷載對(duì)路基的循環(huán)加載頻率為1.39～1.85 Hz。因此，循環(huán)加載的頻率為2 Hz。朔黃鐵路重載列車在運(yùn)行時(shí)，相鄰兩趟列車的運(yùn)行間隔時(shí)間在10～20 min范圍內(nèi)波動(dòng)，為方便起見(jiàn)，在間歇加載試驗(yàn)中設(shè)置間歇時(shí)間為1000 s，實(shí)際運(yùn)行列車的編組長(zhǎng)度并不固定，為保證持續(xù)加載時(shí)間與間歇時(shí)間相等，設(shè)置每個(gè)連續(xù)加載階段的持續(xù)時(shí)間為1000 s。

試驗(yàn)加載方式采用應(yīng)力控制，試樣飽和后進(jìn)行等壓固結(jié)(對(duì)于非飽和試樣，則直接進(jìn)行等壓固結(jié))。固結(jié)壓力為圍壓σ3，當(dāng)1 h內(nèi)固結(jié)排水量變化不大于0.1 cm3時(shí)認(rèn)為固結(jié)完成。隨后，關(guān)閉排水閥門(mén)，進(jìn)行加載。先施加靜偏應(yīng)力σs=15+σ3(kPa)，并在靜偏應(yīng)力基礎(chǔ)上迅速施加正弦動(dòng)荷載。動(dòng)荷載波谷處的軸向偏應(yīng)力σ1min=15 kPa，在動(dòng)荷載波峰處，軸向偏應(yīng)力σ1max=15+σd(kPa)，σd為動(dòng)應(yīng)力幅值。

對(duì)于連續(xù)加載試驗(yàn)，試樣固結(jié)完成后直接施加循環(huán)動(dòng)荷載，并保持不排水狀態(tài)，直至達(dá)到預(yù)定振次N=10000次或試樣達(dá)到破壞標(biāo)準(zhǔn)而停止試驗(yàn)，如圖3a所示。試樣破壞標(biāo)準(zhǔn)為軸向應(yīng)變達(dá)到10%。

圖3 軸向應(yīng)力時(shí)程示意

對(duì)于間歇加載試驗(yàn)，由于粉土的滲透性較低，且試樣的壓實(shí)系數(shù)較高，因此認(rèn)為循環(huán)加載階段試樣不排水。而間歇階段則打開(kāi)排水閥門(mén)，允許試樣排水。間歇加載中循環(huán)動(dòng)荷載分5階段施加，每個(gè)階段循環(huán)加載1000 s(循環(huán)振次N=2000次)后，進(jìn)入間歇階段，將軸向偏應(yīng)力調(diào)整為15 kPa，并打開(kāi)排水閥門(mén)進(jìn)行排水，間歇時(shí)間達(dá)到1000 s后，關(guān)閉排水閥門(mén)，施加下一階段的循環(huán)動(dòng)荷載，如圖3b所示。試驗(yàn)方案見(jiàn)表2。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 連續(xù)加載下軸向應(yīng)變

連續(xù)加載條件下軸向應(yīng)變的時(shí)程曲線如圖4所示。

表2 動(dòng)三軸試驗(yàn)方案

圖4 連續(xù)加載軸向應(yīng)變時(shí)程曲線

由圖4可知，在循環(huán)動(dòng)荷載周期性作用下，軸向應(yīng)變表現(xiàn)出明顯的周期性。在任意時(shí)刻，軸向應(yīng)變由塑性應(yīng)變?chǔ)舙和彈性應(yīng)變?chǔ)舉組成，εp隨著循環(huán)振次的增大而逐漸累積。當(dāng)動(dòng)應(yīng)力幅值σd較小時(shí)(圖4a)，軸向應(yīng)變?cè)诩虞d初期迅速增大，隨后試樣逐漸被壓密，軸向應(yīng)變的增長(zhǎng)速率逐漸降低，當(dāng)t=5000 s時(shí)，軸向應(yīng)變?yōu)?.35%～0.39%。而當(dāng)動(dòng)應(yīng)力幅值較大時(shí)(圖4b)，軸向應(yīng)變?cè)诩虞d初期穩(wěn)定增大，隨后隨著加載時(shí)間的持續(xù)增加，軸向應(yīng)變進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段：軸向應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速率開(kāi)始增大，軸向應(yīng)變急劇增長(zhǎng)而試樣迅速發(fā)生破壞。

2.2 間歇加載下軸向應(yīng)變

在間歇加載條件下，試樣的軸向應(yīng)變時(shí)程曲線如圖5所示(圖中橫坐標(biāo)軸僅包括5個(gè)分階段循環(huán)加載階段，未包括間歇階段)。

圖5 間歇加載下軸向應(yīng)變時(shí)程曲線

由圖5可知，在間歇階段軸向應(yīng)變時(shí)程曲線不連續(xù)，說(shuō)明在間歇階段軸向應(yīng)變發(fā)生了變化。對(duì)比圖4，5可知，相同的受力條件，不同的加載方式下試樣的軸向應(yīng)變發(fā)展趨勢(shì)有明顯區(qū)別。圖5a中，在第一加載階段軸向應(yīng)變顯著增大，而在后面的四個(gè)加載階段，軸向應(yīng)變?cè)诜€(wěn)定區(qū)間內(nèi)波動(dòng)，塑性應(yīng)變基本上不再增長(zhǎng)，且在前三個(gè)間歇階段內(nèi)軸向應(yīng)變進(jìn)一步降低。當(dāng)t=5000 s時(shí)，軸向應(yīng)變僅為0.14%～0.19%，顯著小于連續(xù)加載時(shí)的應(yīng)變值。由圖4b可知，連續(xù)加載時(shí)試樣發(fā)生了破壞，而間歇加載下(圖5b)，在5個(gè)加載階段，雖然軸向應(yīng)變都在增長(zhǎng)，但每經(jīng)過(guò)一次間歇階段后，軸向應(yīng)變的增長(zhǎng)速率逐漸降低，可見(jiàn)經(jīng)過(guò)間歇后試樣的動(dòng)力穩(wěn)定性得到了提高。

如前所述，每個(gè)循環(huán)加載階段結(jié)束后，將軸向靜偏應(yīng)力調(diào)整為15 kPa，同時(shí)打開(kāi)排水閥門(mén)進(jìn)行排水，并記錄間歇開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻軸向位移傳感器的數(shù)據(jù)，可獲得間歇階段試樣塑性應(yīng)變的變化。提取圖5中的塑性應(yīng)變數(shù)據(jù)，可得塑性應(yīng)變的時(shí)程變化曲線，如圖6所示。

圖6 累積塑性應(yīng)變時(shí)程曲線

由圖6可知，在每個(gè)間歇階段，試樣的累積塑性應(yīng)變不僅沒(méi)有繼續(xù)增大，反而減小了，即變形發(fā)生了回彈。如果僅考慮排水效應(yīng)時(shí)，隨著孔隙水的流出和孔隙水壓力的降低，試樣的塑性變形應(yīng)該會(huì)進(jìn)一步增大?？梢?jiàn)在間歇階段試樣不僅產(chǎn)生排水效應(yīng)，更明顯的是變形回彈效應(yīng)。

設(shè)每個(gè)持續(xù)加載階段累積的塑性應(yīng)變?yōu)棣臿，每個(gè)間歇階段的回彈應(yīng)變?yōu)棣舝，R=εrεa。每個(gè)間歇加載試驗(yàn)最終結(jié)束時(shí)的累積塑性應(yīng)變值為εf。將每個(gè)間歇階段的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總。可知，在每個(gè)間歇階段應(yīng)變的回彈量εr很小，均小于0.1%，而對(duì)于不同的試驗(yàn)條件，每個(gè)持續(xù)加載階段累積的塑性應(yīng)變?chǔ)臿變化較大。對(duì)于試驗(yàn)結(jié)束時(shí)累積塑性應(yīng)變值小于1%的試樣，由于每個(gè)持續(xù)加載階段累積的塑性應(yīng)變?chǔ)臿值亦較小，從而R=εrεa值較大，最大值達(dá)到513%，這種情況下加載階段累積的應(yīng)變與間歇階段的回彈應(yīng)變大致相互抵消，可認(rèn)為整體上塑性應(yīng)變隨加載振次的增大不再增長(zhǎng)。而對(duì)于試驗(yàn)結(jié)束時(shí)累積塑性應(yīng)變值大于1%的試樣，在每個(gè)間歇階段R<10%，因此可認(rèn)為間歇階段試樣的塑性應(yīng)變變化量很小而予以忽略。

根據(jù)以上分析可知，間歇階段的存在對(duì)后續(xù)加載過(guò)程中粉土的塑性應(yīng)變發(fā)展有顯著影響，若認(rèn)為列車動(dòng)荷載對(duì)路基的作用為連續(xù)加載，不僅會(huì)高估路基產(chǎn)生的塑性應(yīng)變，亦將高估路基發(fā)生破壞的可能性，且這種誤差會(huì)隨著循環(huán)加載次數(shù)的增大而增大(列車動(dòng)荷載作用次數(shù)每年高達(dá)數(shù)百萬(wàn)次)。

2.3 間歇加載下粉土填料的永久變形特性2.3.1 臨界應(yīng)力預(yù)測(cè)

最優(yōu)含水率試樣在間歇加載條件下累積塑性應(yīng)變隨振次的關(guān)系曲線如圖7所示。

圖7 最優(yōu)含水率試樣在間歇加載條件下累積塑性應(yīng)變隨振次的關(guān)系曲線

15%含水率試樣在間歇加載條件下累積塑性應(yīng)變隨振次的關(guān)系曲線如圖8所示。

圖8 15%含水率試樣在間歇加載條件下累積塑性應(yīng)變隨振次的關(guān)系曲線

飽和試樣在間歇加載條件下累積塑性應(yīng)變隨振次的關(guān)系曲線如圖9所示。

圖9 飽和試樣在間歇加載條件下累積塑性應(yīng)變隨振次的關(guān)系曲線

由圖7～9可知，動(dòng)應(yīng)力幅值σd對(duì)累積塑性應(yīng)變的發(fā)展有顯著影響。當(dāng)σd較大時(shí)，試樣未經(jīng)過(guò)間歇階段或僅經(jīng)歷1～2次間歇階段就發(fā)生破壞。而當(dāng)σd較小時(shí)，試樣經(jīng)歷過(guò)4次間歇階段后，大部分試樣的累積應(yīng)變基本處于穩(wěn)定或微弱增長(zhǎng)狀態(tài)，而有兩組試樣的累積塑性應(yīng)變一直處于線性增長(zhǎng)狀態(tài)(圖7a，σd=240 kPa和圖9a，σd=180 kPa)，這兩組試樣可能是由于試樣壓實(shí)系數(shù)不符合要求所致。對(duì)于實(shí)際路基工程而言，路基不可能在僅經(jīng)歷幾個(gè)動(dòng)力加載和間歇循環(huán)后就發(fā)生破壞，實(shí)際上路基處于循環(huán)加載和間歇的長(zhǎng)期循環(huán)作用。當(dāng)線路運(yùn)行一段時(shí)間后，路基沉降基本趨于穩(wěn)定，累積應(yīng)變不再增長(zhǎng)或處于微弱增長(zhǎng)狀態(tài)。

目前安定理論被廣泛用于描述顆粒材料在重復(fù)動(dòng)荷載作用下的永久變形特性[11,12]，其適用性已得到普遍認(rèn)可。當(dāng)動(dòng)荷載作用下塑性應(yīng)變小于1%時(shí)，整體上塑性應(yīng)變隨加載振次的增大不再增長(zhǎng)。而當(dāng)動(dòng)荷載作用下塑性應(yīng)變大于1%時(shí)，間歇階段累積塑性應(yīng)變的變化可忽略，間歇加載時(shí)試樣累積塑性應(yīng)變隨振次的變化曲線與連續(xù)加載時(shí)有相同的形式。因此，依據(jù)安定理論可將圖7～9中的動(dòng)力響應(yīng)行為分為A：塑性安定(Plastic Shakedown)、B：塑性蠕變(Plastic Creep)、C：增量破壞(Incremental Collapse)三種類型。

由圖7～9可知，隨著應(yīng)力狀態(tài)的改變，動(dòng)力行為類型將隨之發(fā)生變化。Werkmeister等[11,12]指出，不同的動(dòng)力行為之間存在臨界應(yīng)力，并認(rèn)為臨界應(yīng)力可用下式進(jìn)行描述。

σ1max=α(σ1max/σ3)β

(1)

式中：σ1max為軸向峰值應(yīng)力，在本試驗(yàn)中σ1max=σ3+15+σd(kPa)；α，β為試驗(yàn)參數(shù)，α>0，β<0。

將試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制到σ1max- (σ1max/σ3)坐標(biāo)系中，并用式(1)進(jìn)行擬合，可得臨界應(yīng)力的表達(dá)式，如圖10所示。

圖10 不同含水率條件下塑性安定和塑性蠕變臨界應(yīng)力

由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)有限，僅可得到臨界區(qū)域的大致范圍。由圖10可知，參數(shù)α，β受含水率的影響顯著，α和β的絕對(duì)值均隨著含水率的增大而增大。為了定量分析含水率對(duì)參數(shù)α，β的影響，引入飽和度Sr=w/wsat來(lái)表征試樣的含水率情況。對(duì)于本文而言，wopt≤w≤wsat，0.6≤Sr≤1。參數(shù)α，β隨飽和度Sr的變化如圖11所示。

圖11 參數(shù)α，β隨飽和度Sr的變化

由圖11可知，參數(shù)α對(duì)于飽和度Sr非常敏感，可用冪函數(shù)來(lái)描述參數(shù)α隨飽和度Sr的變化趨勢(shì)，而β與飽和度的關(guān)系則可用簡(jiǎn)單的線性方程來(lái)描述，因此可得反映飽和度Sr影響的臨界應(yīng)力表達(dá)式：

塑性安定臨界應(yīng)力：

σ1max=1449.24(Sr)2.76(σ1max/σ3)-4.06Sr+2.20

(2)

塑性蠕變臨界應(yīng)力：

σ1max=2281.30(Sr)2.73(σ1max/σ3)-3.38Sr+1.77

(3)

式中：0.6≤Sr≤1。

2.3.2 永久應(yīng)變預(yù)測(cè)

由前述可知，正常情況下路基在列車動(dòng)荷載作用下動(dòng)力響應(yīng)類型為塑性安定或塑性蠕變。塑性安定情況下，在初始?jí)好茈A段后累積塑性應(yīng)變基本上不再增長(zhǎng)，且最終應(yīng)變量很小，可認(rèn)為路基處于穩(wěn)定狀態(tài)。因此，對(duì)塑性蠕變行為的累積塑性應(yīng)變進(jìn)行預(yù)測(cè)更具有實(shí)際意義。

目前關(guān)于顆粒材料(常見(jiàn)的基層或路基填料)在重復(fù)動(dòng)荷載作用下的永久變形預(yù)測(cè)模型有多種。其中，Paute[13]建立的模型如式(4)所示。

(4)

Paute等[13]指出，在特定的應(yīng)力狀態(tài)下，累積塑性應(yīng)變會(huì)最終進(jìn)入一個(gè)平穩(wěn)狀態(tài)而不再增長(zhǎng)，即當(dāng)重復(fù)振次N趨于無(wú)窮大時(shí)，累積塑性應(yīng)變最終趨近于一個(gè)極限值，如圖12所示。

圖12 低應(yīng)力水平下的永久變形(穩(wěn)定狀態(tài))

根據(jù)本文的試驗(yàn)結(jié)果，在間歇加載情況下，隨著間歇階段的排水和變形回彈，試樣的動(dòng)力穩(wěn)定性提高，在下一加載階段累積應(yīng)變速率降低。因此，對(duì)于塑性蠕變行為，可認(rèn)為隨著重復(fù)加載和間歇的多次循環(huán)，試樣抵抗永久變形的能力逐漸增強(qiáng)，最終塑性應(yīng)變趨于穩(wěn)定值。

對(duì)于塑性蠕變動(dòng)力行為，累積塑性應(yīng)變的發(fā)展可分為兩個(gè)階段[3,4]：初始?jí)簩?shí)階段(在加載初期累積應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速率相對(duì)較大，但隨著循環(huán)振次的增大速率迅速降低)和后循環(huán)壓實(shí)階段(累積應(yīng)變速率持續(xù)降低，并在初始?jí)簩?shí)階段后量值很小)，如圖7～9所示，學(xué)者們給出了確定初始?jí)簩?shí)階段對(duì)應(yīng)的重復(fù)振次N0的不同方法，至今并未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。但對(duì)于間歇加載而言，N0的確定卻非常簡(jiǎn)單：第一次連續(xù)加載階段可認(rèn)為是初始?jí)簩?shí)階段，加載結(jié)束時(shí)的重復(fù)振次N即為N0。第一次間歇后，累積塑性應(yīng)變進(jìn)入了緩慢發(fā)展階段。

實(shí)際上，路基填料長(zhǎng)期處于后循環(huán)壓縮階段。因此，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注永久變形在該階段的發(fā)展特征。由圖7～9可知，動(dòng)力行為類型為塑性蠕變的試樣(B曲線)，在初始?jí)好茈A段(N≤N0=2000)累積塑性應(yīng)變的量值是隨機(jī)的，不同試樣之間差別較大，Lekarp等[14]也在其試驗(yàn)結(jié)果中指出了該現(xiàn)象。因此，累積塑性應(yīng)變預(yù)測(cè)模型應(yīng)為組合型，分別描述累積塑性應(yīng)變?cè)趦蓚€(gè)階段的不同發(fā)展特征：

(5)

(6)

(7)

由式(5)～(7)可知，當(dāng)重復(fù)振次N≤2000時(shí)，累積塑性應(yīng)變隨振次呈冪函數(shù)關(guān)系增長(zhǎng)，當(dāng)N趨于無(wú)窮大時(shí)，累積塑性應(yīng)變最終趨近于A1+A2。

利用式(6)(7)對(duì)圖7，8，9中的塑性蠕變類型試樣的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，如圖13所示。

由圖13可知，式(5)～(7)的擬合效果很好。除了σ3=30 kPa，σd=120 kPa應(yīng)力條件下的試樣(由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)中累積塑性應(yīng)變與振次保持線性關(guān)系，而導(dǎo)致預(yù)測(cè)精度較差)，在其他的后循環(huán)壓縮階段，預(yù)測(cè)模型與試驗(yàn)數(shù)據(jù)非常接近?？梢?jiàn)，利用式(5)～(7)可準(zhǔn)確地對(duì)塑性蠕變行為的累積塑性應(yīng)變進(jìn)行預(yù)測(cè)。

3 結(jié) 論

為分析動(dòng)荷載間歇階段對(duì)粉土填料永久變形特性的影響，開(kāi)展了一系列間歇加載動(dòng)三軸試驗(yàn)和連續(xù)加載動(dòng)三軸試驗(yàn)，對(duì)比分析了不同加載方式下試樣的軸向應(yīng)變和累積塑性應(yīng)變的發(fā)展規(guī)律，并重點(diǎn)研究了間歇加載方式下粉土填料的永久變形特性，并得到以下結(jié)論：

(1)間歇階段的存在對(duì)粉土填料的動(dòng)力特性有顯著影響。在間歇階段，土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)通過(guò)排水和變形重分布，提高了試樣的動(dòng)力穩(wěn)定性。

(2)若認(rèn)為列車動(dòng)荷載對(duì)路基的作用為連續(xù)加載，不僅會(huì)高估路基產(chǎn)生的塑性應(yīng)變，亦將高估路基發(fā)生破壞的可能性，這種誤差會(huì)隨著循環(huán)加載次數(shù)的增大而增大(列車動(dòng)荷載作用次數(shù)每年高達(dá)數(shù)百萬(wàn)次)。

(3)依據(jù)安定理論可將粉土試樣在間歇加載方式下的動(dòng)力行為劃分為三種類型，并建立了考慮含水率影響的臨界應(yīng)力表達(dá)式。

(4)建立了塑性蠕變行為的累積塑性應(yīng)變隨振次的預(yù)測(cè)模型，與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，驗(yàn)證了其具有較好的預(yù)測(cè)精度。