聶如松，孫寶莉，程龍虎，李亞峰，盧小永，李光耀

(1.中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410075；2.中南大學(xué) 重載鐵路工程結(jié)構(gòu)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410075；3.中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430063；4.大秦鐵路股份有限公司，山西 太原 030013)

重載鐵路貨物輸送能力大，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。發(fā)展鐵路重載運(yùn)輸，已成為世界各國(guó)鐵路運(yùn)輸發(fā)展的重要方向[1]。重載列車軸重大、編組長(zhǎng)，行車速度相對(duì)較慢，重載列車產(chǎn)生的動(dòng)荷載和作用時(shí)長(zhǎng)較一般路基大，路基在重載列車荷載長(zhǎng)期作用下的動(dòng)力穩(wěn)定性是業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)問題[2-4]。粗粒土填料因具有壓實(shí)性能好、透水性強(qiáng)、抗剪強(qiáng)度高、地震荷載作用下不易發(fā)生液化等優(yōu)良工程特性而廣泛應(yīng)用于鐵路路基基床層。在重載列車荷載作用下，路基產(chǎn)生的變形既有不可恢復(fù)的累積塑性變形又有彈性變形，過(guò)大的彈性變形會(huì)對(duì)列車的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅?；貜椖Ａ渴潜碚鬈壪陆Y(jié)構(gòu)彈性變形特性的重要力學(xué)參數(shù)，是反映整個(gè)輪軌系統(tǒng)垂向動(dòng)力特性的重要參數(shù)。軌道性能在很大程度上取決于道砟、底砟和路基層的彈性特性。道床和路基材料的回彈模量對(duì)于輪載作用下軌道和下部結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)至關(guān)重要[5]。因此，研究列車動(dòng)荷載作用下粗粒土填料的回彈特性對(duì)于重載鐵路路基的設(shè)計(jì)和維護(hù)具有重要意義。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)路基土回彈模量的影響因素如土體類型[6]、壓實(shí)度[7-8]、基質(zhì)吸力[9]、含水率[6-10]、應(yīng)力狀態(tài)[11]等進(jìn)行研究并建立了回彈模量預(yù)估模型[11-19]，然而這些研究大多是針對(duì)細(xì)粒土[6-12]開展的。重載鐵路路基基床層多采用級(jí)配碎石或A組填料，多為粗粒土。已有部分學(xué)者開展了粗粒土的回彈特性研究。石章入等[20]利用動(dòng)三軸儀，對(duì)公路土石混合路基填料開展了循環(huán)動(dòng)荷載三軸試驗(yàn)，分析了應(yīng)力水平、含水率、粗骨料巖性等因素對(duì)土石混合料回彈模量的影響。朱俊高等[21]以高土石壩為研究背景對(duì)不同級(jí)配的粗粒土填料開展了常規(guī)三軸固結(jié)排水剪切試驗(yàn)和卸載-再加載剪切試驗(yàn)，分析了粗粒土回彈模量取值規(guī)律。Duong等[22]通過(guò)大型循環(huán)三軸試驗(yàn)研究道砟與路基夾層土的回彈特性，分析了細(xì)粒含量、含水率不同情況下的粗粒土回彈模量的變化規(guī)律。Kumar等[23]通過(guò)三軸試驗(yàn)分別研究了公路路基粗粒土和細(xì)粒土填料回彈模量隨應(yīng)力狀況、含水率等因素的變化規(guī)律。胡煥校等[24]以高速公路路基填料為研究對(duì)象，開展了動(dòng)三軸試驗(yàn)，研究了粗粒土填料動(dòng)力特性同時(shí)結(jié)合工業(yè)CT技術(shù)分析了其細(xì)觀力學(xué)性能，并分析了荷載頻率、含水率對(duì)填料回彈模量的影響。上述對(duì)粗粒土回彈模量的研究雖取得一定的成果，但多以土石壩堆料或公路路基粗粒土填料為研究對(duì)象，而土石壩區(qū)別于鐵路路基，它未承受像列車動(dòng)荷載作用，故多采用靜荷載對(duì)其進(jìn)行研究。鐵路路基所受的動(dòng)荷載大于公路路基，動(dòng)荷載波形和持續(xù)時(shí)間也不同，故填料回彈特性存在差異。綜上，對(duì)于廣泛用于鐵路路基填筑的粗粒土填料在持續(xù)列車循環(huán)荷載作用下的回彈特性研究并不多，且對(duì)于粗粒土回彈模量的影響因素研究較為局限。因此，開展列車荷載作用下粗粒土填料回彈特性及其影響因素研究，具有重要的理論和實(shí)用價(jià)值。

本文以粗粒土填料為研究對(duì)象，開展持續(xù)振動(dòng)條件下的大型動(dòng)三軸試驗(yàn)。研究不同動(dòng)應(yīng)力幅值、循環(huán)振次、圍壓、含水率對(duì)粗粒土回彈特性的影響，為回彈模量取值及重載鐵路路基基床層狀態(tài)評(píng)估和養(yǎng)維提供參考。

1 動(dòng)三軸試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)土樣及其制備

試驗(yàn)所用土樣由圓礫、河砂、低液限粉土組成。細(xì)圓礫石與河砂均取自湘江長(zhǎng)沙段，低液限粉土取自朔黃鐵路路基。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)得到低液限粉土顆粒相對(duì)密度Gs=2.71，液限wL=26.0%，塑限wp=18.2%，最優(yōu)含水率wopt=11.80%，最大干密度ρdmax=1.96 g/cm3(重型Z1擊實(shí)儀擊實(shí)試驗(yàn))。按照?qǐng)A礫、河砂與低液限粉土質(zhì)量比例為50∶50∶14.63的關(guān)系進(jìn)行配比。配比后的粗粒土最大干密度ρdmax=2.21 g/cm3，最優(yōu)含水率wop=6.0%，飽和含水率wsat=9.3%，顆粒相對(duì)密度Gs=2.68。其顆粒級(jí)配曲線見圖1。根據(jù)TB 10001—2016《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》[25]，試驗(yàn)土樣為良好級(jí)配含土細(xì)圓礫，為A2組填料，滿足TB 10625—2017《重載鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》[26]對(duì)重載鐵路路基基床表層和底層的填料要求。

圖1 顆粒級(jí)配曲線

試驗(yàn)土樣按壓實(shí)度K=0.97控制制樣，制樣過(guò)程嚴(yán)格依據(jù)TB 10102—2010《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》[27]的規(guī)定進(jìn)行。試樣直徑30 cm，高60 cm。為保證試樣土顆粒上下均勻分布，分為6層壓實(shí)，層高均為10 cm。當(dāng)擊實(shí)到指定高度時(shí)，停止擊實(shí)，刮毛后放入下一層土料，然后再擊實(shí)。如此循環(huán)至土樣完成。到試樣帽上，再在其外同樣套上三層橡皮筋，箍緊。上述工作做完后，卸走兩瓣式對(duì)開模，試樣制做完成。最后，用空心軟管連接試樣帽和壓力室底座接頭，以便于試樣能進(jìn)行飽和、固結(jié)和施加反壓。對(duì)于飽和試樣，采用抽氣使其達(dá)到真空狀態(tài)(約2 h)，再用水頭飽和法進(jìn)行飽和。

1.2 試驗(yàn)儀器

目前國(guó)內(nèi)大型動(dòng)三軸儀很難滿足長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)加載的試驗(yàn)要求，本課題組通過(guò)對(duì)已有的大型靜三軸儀(SZ304)進(jìn)行改進(jìn)，使其滿足高振次、低圍壓的工作要求。壓力室利用靜三軸的壓力室，動(dòng)力荷載作用采用MTS加載系統(tǒng)施加。MTS加載系統(tǒng)穩(wěn)定性好、控制精度高，可以施加高循環(huán)振次的動(dòng)載。圍壓采用靜水壓施加，由于路基填料所受圍壓小，采用靜水頭控制其水壓的大小。試樣的軸向位移由MTS加載系統(tǒng)自動(dòng)記錄。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用正弦波來(lái)模擬列車動(dòng)荷載，已有研究表明[27]，對(duì)路基影響最大的頻率為車輛的通過(guò)頻率[5]，即路基所受列車荷載的主頻f=V/L(V為列車運(yùn)行速度，L為車輛長(zhǎng)度)。朔黃鐵路重載列車運(yùn)行速度為50～80 km/h，主要車型C70和C80的長(zhǎng)度為13.976 m，故重載列車對(duì)路基的動(dòng)力作用的主頻為0.99～1.59 Hz，考慮頻率的變化范圍較小，為取值方便，試驗(yàn)的加載頻率取1 Hz。朔黃重載鐵路基床層厚度為2.5 m，基床表層厚度為0.6 m，基床底層厚度為1.9 m。朔黃鐵路目前開行軸重25 t的列車和2萬(wàn)t列車。文獻(xiàn)[28]進(jìn)行的路基應(yīng)力實(shí)測(cè)表明，路基基床的圍壓范圍為25～60 kPa，所以試驗(yàn)圍壓取15、30、45、60 kPa。李子春[29]通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)軸重為19.6～22.5 t的列車對(duì)路基面產(chǎn)生的最大動(dòng)應(yīng)力位于35～185 kPa之間。梅慧浩等[30]依據(jù)朔黃重載鐵路建立三維有限元模型，分析列車軸重為25、27、30、35 t時(shí)路基面動(dòng)應(yīng)力峰值分布特征，并預(yù)測(cè)了軸重25～30 t時(shí)路基面最大動(dòng)應(yīng)力峰值為91～123 kPa。考慮到重載鐵路列車荷載比普通鐵路大很多，同時(shí)為了分析粗粒土的動(dòng)強(qiáng)度和臨界動(dòng)應(yīng)力，試驗(yàn)中有意擴(kuò)大了加載動(dòng)應(yīng)力幅值，動(dòng)應(yīng)力幅值見表1。

表1 粗粒土大型動(dòng)三軸試驗(yàn)方案

試驗(yàn)中考慮了填料3種含水率狀態(tài)，最優(yōu)含水率(wop=6.0%)、飽和含水率(wsat=9.3%)和處于最優(yōu)含水率和飽和含水之間的自然狀態(tài)(w=7.5%)。加載方式見圖2。圖2中，σ3為固結(jié)階段的圍壓值，σs為上部結(jié)構(gòu)(道砟、軌枕和軌道等)對(duì)路基的靜載作用，取值為15 kPa[31]，σd為動(dòng)應(yīng)力幅值。試驗(yàn)過(guò)程采用固結(jié)不排水方式，固結(jié)比為1.0。

圖2 試驗(yàn)加載方式

試驗(yàn)中，對(duì)于破壞試樣，采用軸向應(yīng)變達(dá)到15%作為其破壞標(biāo)準(zhǔn)。若試樣軸向應(yīng)變的增量在2 h內(nèi)始終小于1 mm，則認(rèn)為試樣達(dá)到動(dòng)力穩(wěn)定狀態(tài)，不發(fā)生破壞，加載振次達(dá)到50 000次停止試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線分析

試樣的動(dòng)應(yīng)力-動(dòng)應(yīng)變關(guān)系曲線，見圖3。試樣在一個(gè)周期的動(dòng)荷載作用下的動(dòng)應(yīng)力與動(dòng)應(yīng)變呈一個(gè)滯回圈。在循環(huán)動(dòng)荷載作用下，試樣的動(dòng)應(yīng)力與動(dòng)應(yīng)變的關(guān)系曲線由許多滯回圈組成。滯回圈隨著循環(huán)次數(shù)的增加逐漸水平右移，表明試樣在動(dòng)荷載作用下同時(shí)產(chǎn)生了塑性和彈性應(yīng)變。根據(jù)累積塑性應(yīng)變隨著循環(huán)振次的發(fā)展趨勢(shì)，通?？梢詫⒃嚇釉趧?dòng)荷載作用下的狀態(tài)分為三類：穩(wěn)定型、破壞型和臨界型。

由圖3(a)可知，隨著循環(huán)振次的增加，滯回圈一直右移，反映了累積塑性應(yīng)變逐漸增加，當(dāng)累積塑性應(yīng)變達(dá)到0.6%時(shí)，滯回圈逐漸趨于重合，累積塑性應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)緩慢甚至停止增長(zhǎng)，表明試樣處于穩(wěn)定狀態(tài)。

由圖3(b)可知，滯回圈隨著振次的增加一直水平右移，表明試樣累積塑性應(yīng)變一直處于不斷增長(zhǎng)狀態(tài)，直到試樣軸向累積塑性應(yīng)變達(dá)到15%，試樣破壞。

由圖3(c)可知，滯回圈隨振次的變化規(guī)律介于圖3(a)和圖3(b)之間。在加載初期，累積塑性應(yīng)變隨循環(huán)振次的增加而快速增長(zhǎng)，滯回圈相應(yīng)地向右移動(dòng)，隨著累積應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速率逐漸減小，滯回圈向右移動(dòng)的速率也相應(yīng)地降低，但未出現(xiàn)圖3(a)中滯回圈重合的現(xiàn)象，反映了塑性應(yīng)變?nèi)蕴幱诓粩嘣鲩L(zhǎng)狀態(tài)。

圖3 動(dòng)應(yīng)力-動(dòng)應(yīng)變關(guān)系曲線

當(dāng)土體在動(dòng)荷載作用下不考慮塑性應(yīng)變的影響，可把土體視為黏彈性體。黏彈性體滯回圈示意圖和試樣實(shí)測(cè)滯回圈見圖4。在一個(gè)動(dòng)荷載作用周期內(nèi)，滯回曲線以坐標(biāo)原點(diǎn)為中心、封閉而且上下基本對(duì)稱，滯回圈的形狀和大小不受振次的影響，該滯回曲線反映了動(dòng)應(yīng)變對(duì)動(dòng)應(yīng)力的滯后性，見圖圖4(a)。實(shí)際上，土為黏彈塑性體，在動(dòng)荷載作用下土中塑性變形的出現(xiàn)將使滯回曲線不再封閉、對(duì)稱，滯回曲線整體將隨著振次的增加向累積應(yīng)變?cè)龃蟮姆较蛞苿?dòng)，反映應(yīng)變逐漸累積的特性，見圖4(b)。

圖4 黏彈性體滯回曲線示意圖和試樣實(shí)測(cè)滯回圈

2.2 累積塑性應(yīng)變隨振次的關(guān)系

以飽和粗粒土樣在圍壓σ3=15、30、60 kPa、ω=9.3%時(shí)的累積應(yīng)變?chǔ)排c振動(dòng)次數(shù)N關(guān)系曲線為例來(lái)說(shuō)明累積塑性應(yīng)變隨振次的發(fā)展關(guān)系，見圖5。

圖5 ε-N關(guān)系曲線

由圖5可知，動(dòng)應(yīng)力幅值大小對(duì)土體的累積應(yīng)變發(fā)展規(guī)律有顯著影響。當(dāng)σd≤100 kPa時(shí)，不同圍壓下的試樣均處于穩(wěn)定狀態(tài)。其中σd=50 kPa時(shí)，圍壓σ3=15、30、60 kPa累積應(yīng)變分別為0.34×10-2、0.17×10-2、0.02×10-2；σd=100 kPa時(shí)，圍壓σ3=15、30、60 kPa時(shí)累積應(yīng)變分別為3.3×10-2、0.69×10-2、0.24×10-2。當(dāng)動(dòng)應(yīng)力幅值σd=125 kPa時(shí)，試樣累積應(yīng)變隨圍壓表現(xiàn)出不同的發(fā)展規(guī)律，圍壓σ3=15、30 kPa時(shí)土體因累積變形超過(guò)破壞標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生破壞，圍壓σ3=60 kPa時(shí)土體在開始階段累積變形增加較快，振動(dòng)次數(shù)約30 000次時(shí)達(dá)到動(dòng)力穩(wěn)定，沒有發(fā)生破壞。當(dāng)動(dòng)應(yīng)力σd≥150 kPa時(shí)，粗粒土樣累積應(yīng)變隨著振動(dòng)次數(shù)的增加而增加，最終都達(dá)到破壞。從試樣的累積塑性應(yīng)變與振動(dòng)次數(shù)N的關(guān)系曲線也可以將試樣在動(dòng)荷載作用下的類型分為穩(wěn)定型、破壞型和臨界型。

2.3 回彈模量的確定

回彈模量是表征填料回彈特性的重要參數(shù)。回彈模量為

(1)

式中：MR為回彈模量；σdmax、σdmin分別為每個(gè)循環(huán)振次的最大動(dòng)應(yīng)力與最小動(dòng)應(yīng)力；εrmax、εrmin分別為每個(gè)循環(huán)振次的最大動(dòng)應(yīng)變與最小動(dòng)應(yīng)變。

回彈模量的幾何意義為應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系圖中滯回圈兩端點(diǎn)連線的斜率。根據(jù)動(dòng)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線確定回彈模量的示意，見圖6。由圖6可知，加載初期，滯回圈非閉合，很難從單獨(dú)一個(gè)滯回圈中確定土體的回彈模量。因此，在加載初期，本文采用相鄰兩個(gè)滯回圈確定土體回彈模量的方法[32]，兩個(gè)循環(huán)振次的滯回圈存在兩個(gè)交點(diǎn)并由此構(gòu)成了一個(gè)新的閉合滯回圈，可根據(jù)該閉合滯回圈來(lái)進(jìn)行回彈模量的確定(圖中藍(lán)色直線的斜率即為回彈模量)。隨著循環(huán)振次的增大，滯回圈呈閉合狀態(tài)，回彈模量通過(guò)最低點(diǎn)和最高點(diǎn)之間連線的斜率求得。

圖6 回彈模量的計(jì)算

2.4 回彈模量隨振次的變化規(guī)律

飽和與非飽和狀態(tài)粗粒土的回彈模量MR與循環(huán)振次N的關(guān)系曲線，見圖7、圖8。由圖7和圖8可知，在不同的物理狀態(tài)和應(yīng)力條件下，粗粒土的回彈模量在加載初期均具有較大的波動(dòng)性，加載初期幾圈內(nèi)粗粒土回彈模量迅速下降，隨著循環(huán)振次的增加，這種迅速下降的趨勢(shì)很快結(jié)束。這是由于重塑試樣在初始剪切階段經(jīng)壓實(shí)形成的結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的擾動(dòng)，土體剛度發(fā)生一定的衰減，因此初始時(shí)試樣的回彈模量迅速下降；隨著循環(huán)振次的增加，試樣中顆粒重新排列形成新的結(jié)構(gòu)，在循環(huán)荷載作用下土體逐漸密實(shí)，回彈模量緩慢增加。Lunne等[33]的研究也發(fā)現(xiàn)類似的規(guī)律。

圖7 不同動(dòng)應(yīng)力條件下飽和粗粒土MR-N關(guān)系曲線

隨著循環(huán)振次的逐漸增加(N>10)，飽和與非飽和試樣的回彈模量隨循環(huán)振次發(fā)展規(guī)律具有明顯的不同。由圖7可知，對(duì)于飽和穩(wěn)定試樣(w=9.3%)，回彈模量表現(xiàn)為緩慢增加并逐漸趨于穩(wěn)定的變化規(guī)律，不同應(yīng)力狀態(tài)下飽和試樣的回彈模量基本在1 000振次后達(dá)到穩(wěn)定微增長(zhǎng)狀態(tài)。個(gè)別試樣在較高動(dòng)荷載下作用一定振次后遭到破壞，回彈模量隨振次逐漸下降直至試樣破壞，如圖7(c)中動(dòng)荷載σd=150 kPa時(shí)試樣在循環(huán)約1 000次后回彈模量迅速降低直至試樣破壞。其產(chǎn)生的主要原因可能有以下2個(gè)方面：①動(dòng)應(yīng)力幅值較大；②試樣尺寸大，試樣制作過(guò)程中，試樣的均勻性和一致性控制難度大，試樣的局部不均勻?qū)υ囼?yàn)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生影響。由圖8可知，對(duì)于非飽和穩(wěn)定試樣(w=6.0%、7.5%)，回彈模量隨循環(huán)振次的增加始終呈現(xiàn)出持續(xù)上升的發(fā)展趨勢(shì)，即試樣的剛度隨循環(huán)振次的增加逐漸硬化。

圖8 不同動(dòng)應(yīng)力條件下非飽和粗粒土MR-N關(guān)系曲線

2.5 回彈模量隨動(dòng)應(yīng)力幅值的變化規(guī)律

圖9 不同工況下關(guān)系曲線

從圖7和圖8中還可以看出，重載鐵路路基基床層的動(dòng)應(yīng)力處于91～123 kPa之間時(shí)[30]，粗粒土回彈模量處于80～90 MPa之間。

2.6 回彈模量隨含水率的變化規(guī)律

不同應(yīng)力水平、含水率狀態(tài)下回彈模量隨循環(huán)振次變化的關(guān)系曲線，見圖10。由圖10知，隨著含水率的增大，回彈模量呈下降趨勢(shì)，這是由于路基粗粒土填料自身黏性較低，含水率的增大使得顆粒間摩擦力減小，骨架結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定，從而引起土體回彈模量的降低。當(dāng)應(yīng)力水平較低時(shí)(σd=100 kPa，σ3=15 kPa)，兩種含水率情況下的回彈模量隨循環(huán)振次的變化關(guān)系曲線在振動(dòng)前期存在相交的現(xiàn)象，回彈模量值在80～83 MPa之間，相差不大；當(dāng)應(yīng)力水平較高時(shí)(σd=250 kPa，σ3=60 kPa)，隨著含水率的增大，回彈模量呈明顯下降趨勢(shì)。

圖10 不同應(yīng)力和含水率條件下粗粒土MR-N關(guān)系曲線

表2 不同應(yīng)力水平和含水率條件下粗粒土回彈模量值

由表2可知，當(dāng)圍壓為15 kPa、動(dòng)應(yīng)力為100 kPa時(shí)，含水率由6.0%升至9.3%，回彈模量值約下降3.99%。當(dāng)圍壓為60 kPa、動(dòng)應(yīng)力為250 kPa時(shí)，含水率由6.0%升至9.3%，回彈模量值約下降17.42%。由此可知，隨著粗粒土填料所受應(yīng)力水平的提高，含水率的變化對(duì)路基回彈模量的影響越來(lái)越顯著。壓實(shí)粗粒土隨著細(xì)粒土含量的變化可以分為懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)、骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)和骨架孔隙結(jié)構(gòu)三種土體結(jié)構(gòu)類型[35]。壓實(shí)粗粒土結(jié)構(gòu)類型不同，表現(xiàn)出來(lái)的工程特性也有很大差異，懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)以細(xì)粒土土為主導(dǎo)，其工程特性主要由細(xì)顆粒主導(dǎo)。本文所研究的粗粒土細(xì)顆粒含量約為14%，粗顆粒為卵石土，在含水率增加情況下，其含水率主要由細(xì)顆粒所持有，導(dǎo)致水和細(xì)粒土在卵石顆粒之間起到潤(rùn)滑作用，同時(shí)含水率增加使土顆粒結(jié)合水膜增厚，黏聚力降低，其抗剪強(qiáng)度也隨之降低，特別地，圍壓為150 kPa時(shí)該粗粒土的抗剪強(qiáng)度比圍壓為100 kPa時(shí)降幅大[36]。在實(shí)際工程中，受降雨的影響，路基土含水率往往大于填筑時(shí)的最優(yōu)含水率，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)適當(dāng)考慮因含水率的增大引起的回彈模量的折減，以提高路基設(shè)計(jì)水平。

2.7 回彈模量隨圍壓的變化規(guī)律

圖11 不同工況下粗粒土關(guān)系曲線

3 結(jié)論

通過(guò)開展循環(huán)荷載作用下大型動(dòng)三軸試驗(yàn)，研究重載鐵路路基粗粒土填料在不同循環(huán)振次、應(yīng)力水平、含水率條件下的回彈特性，得到如下結(jié)論：

(1)粗粒土的回彈模量在加載初期均具有較大的波動(dòng)性，加載初期回彈模量迅速下降，隨著循環(huán)振次的增加，回彈模量逐漸增加。飽和粗粒土的回彈模量在循環(huán)振次大于1 000后趨于穩(wěn)定微增長(zhǎng)狀態(tài)；非飽和粗粒土回彈模量隨循環(huán)振次的增加呈現(xiàn)出持續(xù)增長(zhǎng)狀態(tài)。

(2)動(dòng)應(yīng)力幅值與圍壓均對(duì)粗粒土回彈模量有較大的影響，但動(dòng)應(yīng)力幅值的影響更為顯著。回彈模量隨著動(dòng)應(yīng)力幅值與圍壓的增大而增大。重載鐵路路基基床層動(dòng)應(yīng)力在91～123 kPa范圍時(shí)，粗粒土基床層回彈模量為80～90 MPa。

(3)粗粒土填料回彈模量隨著含水率的增大而降低。當(dāng)圍壓和動(dòng)應(yīng)力幅值較大時(shí)，含水率從最優(yōu)升至飽和狀態(tài)，回彈模量值下降較明顯，即粗粒土回彈模量“水敏感性”受應(yīng)力水平的影響顯著。