多级循环荷载下饱和砾性土动三轴试验研究祝梦柯王家全张文海侯森磊摘要：为探究多级循环荷载下砾性土动力特性，以围压与动应力幅值为变量，开展了饱和砾性土动三轴试验，对轴向累积应变[εd]、回弹模量[Ed]、动孔隙水压力ud及滞回曲线的演化规律进行对比分析.研究结果表明：围压增加会促使砾性土[Ed]、[ud]增长，而使[εd]减小;随着动应力幅值的提高，[E]d的发展趋势由随振次不断减小向逐渐增长转变;高动应力幅值（[σd]=150kPa）下，[ud]均呈骤降→逐渐增大的变化趋势;在循环荷载下砾性土动应变主要是各阶段前期形变累积的结果，不同围压下各階段前期（N≤1500）动应变增量均占动应变总增量的90%左右;围压越大，土体的耗能作用越弱，刚度越大.关键词：砾性土;围压;分级加载;动三轴试验;动力特性：TU411.8DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2020.04.0020引言路基在长期交通循环荷载作用下会产生不均匀沉陷等现象，致使道路的局部路段发生不可恢复性破坏，降低了道路的整体服务水平.为了延长道路的服务年限、提高道路的服役性能，确定路基施工与设计的最优参数，认识交通荷载作用下路基的累积变形规律，目前许多国内外学者对不同路基填料的动力特性展开了相关研究工作.针对黏土填料，黄博等[1]针对某铁路沿线的粉质黏土-黏土开展了室内模型试验，指出黏土在列车荷载作用下动力特性的发展规律符合动应力加载波形为半正弦波、排水条件为排水时的变化规律;宋慧来等[2]通过分析在不同动应力幅值、围压、含水率以及干密度下粉质黏土动回弹模量的发展趋势，发现动应力幅值以及围压的改变对动回弹模量的影响程度较大，其他因素影响较小，并基于Ni模型对动回弹模量进行预估模型分析;杨果岳等[3]研究红黏土路基填料的动力特性发现随着围压的增大，临界动应力比和动强度均随随之增大;张沛云等[4]通过对水泥改良黄土的研究得出，在短时内，轴向塑性应变随动应力的增大而增大，而随围压的增大而减小.在针对软土填料研究方面，吴钟腾等[5]分析了多种影响因素对软土路基轴向累积应变的影响，对各因素的影响程度进行排序，并提出了减小沉降的控制措施;田兆阳等[6]通过动三轴试验分析了软土残余应变、软化指数随振次的发展曲线，并采用了相关模型进行拟合，拟合效果良好;Qiao等[7]探究路基软土填料剪切模量比和阻尼比在不同围压下的发展规律发现，动剪切模量比与围压成正比，而阻尼比与围压成反比.在粗粒土填料方面，王康宇等[8]研究了列车荷载作用下粗粒土填料的动力特性，发现围压越大，临界循环应力比越大，并建立了临界动应力的经验公式;王岭军[9]通过对不同荷载形式作用下粗粒土的力学特性进行研究得出，在静载和循环动载下，体积应变的变化过程存在相同之处;陈铖等[10]则利用PFC3D对路基粗粒土开展了数值模拟试验，发现体积应变的变化速率随围压的增大而减小;Leng等[11]针对含水率、围压以及动应力3个影响因素，探究了路基粗粒料动模量和轴向累积应变的变化规律，并提出了计算动模量和轴向累积应变的经验公式;Indraratna等[12]研究了频率对铁路路基粗粒填料永久变形的影响.砾性土在自然界分布广泛、储量丰富.由于其具有压缩性低、抗剪强度高、渗透性强、排水性好等优点，在高速铁路路基、软土地基处理等工程建设中得到了广泛应用.目前针对砾类土，其轴向累积应变随着加筋层数和围压的增加而减小，回弹模量随加筋层数的增加而增加[13-15];陈国兴等[16]则研究了砂砾土动强度特性的发展规律，指出随着砂砾土孔隙比的增加，动强度不断减小.综上所述，目前对道路路基砾性土填料动力特性的研究还处于初步阶段，且大部分的研究均采用单一幅值加载模式.为了简化试验工况，提高试验效率，参考马少坤等[17]的加载方式，采用三级动应力加载方式，对饱和砾性土进行动三轴试验分析，探究围压、动应力幅值等因素对其动力特性规律的影响，以期对砾性土道路路基的修建提供合理的设计依据.1试验方法1.1试验土样本试验采用的土样来源于广西柳州某河堤，属于砾砂，呈褐灰色.通过颗粒筛分试验得到的土样级配曲线见图1，经室内土工试验测得其基本物理参数如表1所示.根据表1中土样的不均匀系数[Cu]和曲率系数[Cc]，判...