温湿循环作用下炭质泥岩填料强度及动力变形特性研究OA

炭质泥岩具有强水敏性,在复杂环境及长期循环荷载下用于路堤填筑时易因强度劣化、变形增大而导致路基沉降,从而影响路基运营的耐久稳定性.为此,通过无侧限抗压强度(unconfined compressive strength,UCS)试验和动三轴试验,探究了四种温湿循环条件下炭质泥岩填料的强度与动力变形特性,基于安定理论评价两种温湿耦合循环下的炭质泥岩填料的安定状态,进而建立了考虑UCS损伤因子的塑性安定临界循环应力比(critical cyclic stress ratio,CSRcr)预测模型.结果表明:在三种粗颗粒含量下,粗颗粒含量为60%时UCS最高,四种温湿循环条件对填料强度的劣化程度由低至高依次为高低温循环、干湿循环、湿热-干冷循环、湿冷-干热循环,5次循环后UCS相较于初始状态最大降幅可达52.3%;不同温湿循环条件下,填料UCS随循环次数增加均呈指数函数衰减规律.UCS逐渐劣化导致试样由剪切破坏向鼓胀破坏转变,此时破坏模式由脆性断裂趋于延性扩展.在循环荷载作用下,填料累积塑性应变与动应力幅值、温湿耦合循环次数呈正相关,与围压呈负相关.在首次循环后累积塑性应变增幅最大,但5次循环后增幅便趋于稳定.温湿耦合循环下炭质泥岩填料的安定状态表现为塑性安定或塑性蠕变,而在低围压与高动应力幅值下填料更易进入塑性蠕变状态而存在失稳风险.基于安定理论,建立了考虑UCS损伤因子的CSRcr预测模型,为快速定量评估既有炭质泥岩填料路堤的安全状态提供了理论判据.研究成果可为炭质泥岩填料级配设计、运营期稳定性评估及养护决策提供直接技术支撑.