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重载铁路基床表层级配碎石填料组构系数应用与分析 被引量：4
1
作者 陈晓斌 喻昭晟 +2 位作者 光超 张家生 董亮 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期3031-3040,共10页
传统级配曲线不能直观展现碎石填料内部物理组构信息,重载铁路基床表层级配碎石填料设计缺少实用的优化目标参数。引入对数几率回归函数将传统积分级配曲线进行了转换,定义了能直观展现碎石填料内部物理组构信息的组构系数R概念。基于... 传统级配曲线不能直观展现碎石填料内部物理组构信息,重载铁路基床表层级配碎石填料设计缺少实用的优化目标参数。引入对数几率回归函数将传统积分级配曲线进行了转换,定义了能直观展现碎石填料内部物理组构信息的组构系数R概念。基于对数几率回归函数级配曲线方程,推导了组构系数的数学表达式,并分析了参数的敏感性,进而将组构系数作为优化目标,提出了重载铁路基床表层级配碎石填料级配的组构系数优化方法。通过重载铁路基床表层级配碎石填料击实试验、大型直剪试验、渗透性试验以及对其他工程材料的应用,验证了组构系数方法的可行性。应用研究表明:组构系数R能够定量描述材料组构信息;重载铁路基床表层级配碎石填料的最优组构系数值在21.17~22.08之间。 展开更多
关键词 级配碎石 组构系数 级配优化 基床表层 重载铁路
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基于能量最小原则的高铁填料压实过程振动参数优化 被引量：2
2
作者 陈晓斌 谢康 +3 位作者 尧俊凯 惠潇涵 王业顺 邓志兴 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3731-3742,共12页
为了动态优化高铁路基碾压参数,以提高高铁路基填料碾压效率,提出了一种基于振动能量最小原则的振动参数优化方法。首先,开展室内振动压实试验,以建立振动参数与干密度之间的定量关系;其次,采用改进神经网络方法建立干密度增量预测模型... 为了动态优化高铁路基碾压参数,以提高高铁路基填料碾压效率,提出了一种基于振动能量最小原则的振动参数优化方法。首先,开展室内振动压实试验,以建立振动参数与干密度之间的定量关系;其次,采用改进神经网络方法建立干密度增量预测模型,构建基于能量最小原则的压实过程振动参数优化方法;最后,基于Modbus通讯协议,优化设计出振动参数可调的智能振动压实仪,并通过振动压实试验验证优化结果。研究结果表明:振动强度达到阈值后,进一步增大振动强度会导致压实仪发生“跳振”,严重影响振动设备使用寿命;改进神经网络模型能够较好用于预测干密度增量;提出适用于动态优化的遗算法(genetic algorithm,GA)算法的最佳参数,即种群数量为150,选择概率为0.9,交叉概率为0.6,变异概率为0.05;在此最佳参数下,能有效保证动态优化方法的准确性;采用优化后振动压实方案能够减少振动能量127.58 J,占优化前能量输出的25.61%,填料破碎率减小0.9%。 展开更多
关键词 高铁路基填料 智能压实 振动强度 振动参数 动态优化 神经网络
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基于剪切波速的粗粒土填料压实密度控制理论 被引量：1
3
作者 陈晓斌 谢康 +2 位作者 尧俊凯 王业顺 唐禄博 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3551-3561,共11页
为了提出基于剪切波速的粗粒土压实度便捷测试方法,首先,基于弹性动力学与颗粒细观接触理论,建立了粗粒土的剪切波速与压实密度的理论方程;其次,建立数值模型,验证理论方程的合理性;最后,提出基于粗粒土的剪切波速的压实度测试方法,开... 为了提出基于剪切波速的粗粒土压实度便捷测试方法,首先,基于弹性动力学与颗粒细观接触理论,建立了粗粒土的剪切波速与压实密度的理论方程;其次,建立数值模型,验证理论方程的合理性;最后,提出基于粗粒土的剪切波速的压实度测试方法,开展室内粗粒土剪切波速试验,验证理论方程的适用性。研究结果表明:通过弹性动力学与颗粒接触理论,引入粗粒土颗粒细观特性,如刚度、配位数和孔隙率,推导得出了粗粒土剪切波速与压实密度的理论方程;在理论方程中,颗粒的泊松比对剪切波速的影响不大,而颗粒弹性模量对剪切波速的影响较大;基于周期理论,建立剪切波速的Comsol数值模型,数值结果与理论方程计算结果趋势相同,且相对误差均在8%以内;普遍适用的激发频率范围为5~10 kHz,不论何种激发波,接收波形均为正弦波,且剪切波速随压实密度增加而增加,试验结果进一步验证了剪切波速-压实密度方程的适用性。在实际应用中,求出粗粒土填料参数M,就可通过测量压实填料的剪切波速快速得到其压实密度。 展开更多
关键词 粗粒土 压实度 剪切波速 GDS弯曲元系统
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TDA与底砟混合物耗能特性试验研究
4
作者 陈晓斌 吕金 +4 位作者 丁瑜 朱禹 张俊麒 肖源杰 魏丽敏 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期569-578,共10页
废旧汽车轮胎颗粒(TDA)加入底砟材料中可以有效减小铁路道床振动与底砟颗粒的磨耗,为探究TDA体积分数对TDA与底砟混合物磨耗性能以及减振耗能特性的影响,确定最优TDA体积分数,对TDA与底砟混合物进行洛杉矶磨耗试验以及大型动三轴试验。... 废旧汽车轮胎颗粒(TDA)加入底砟材料中可以有效减小铁路道床振动与底砟颗粒的磨耗,为探究TDA体积分数对TDA与底砟混合物磨耗性能以及减振耗能特性的影响,确定最优TDA体积分数,对TDA与底砟混合物进行洛杉矶磨耗试验以及大型动三轴试验。研究结果表明:1) TDA的加入能够吸收一定的能量,增加混合物的弹性,进而减小了混合物的洛杉矶磨耗率,添加10%(体积分数)的TDA可使混合物的洛杉矶磨耗率减小约21.5%。2)随着TDA体积分数的增加,混合物的轴向应变和体积应变均呈增大的趋势;混合物的轴向应变随振动次数的发展规律符合对数模型;混合物的回弹模量随着TDA体积分数的上升而下降。3)混合物的耗散能随着TDA体积分数的增加呈增大的变化趋势,TDA体积分数为10%的混合物的耗散能稳定值比纯净底砟的耗散能稳定值提高了约29.5%。满足底砟层变形和刚度要求的最优TDA体积分数为10%左右,此时,TDA与底砟混合物的变形、刚度均能满足要求,颗粒破碎程度显著减小,减振耗能效果显著提高。 展开更多
关键词 TDA与底砟混合物 TDA体积分数 轴向应变 体积应变 耗散能 回弹模量
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基于对数几率回归模型的粗颗粒土颗粒破碎过程演化研究 被引量：14
5
作者 丁建源 陈晓斌 +2 位作者 张家生 刘怡吟 肖源杰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1465-1473,共9页
掌握粗颗粒土颗粒破碎过程演化具有重要的现实意义,但已有研究未能对颗粒级配的演化中间过程进行预测。为弥补粗颗粒土颗粒破碎演化中间过程预测研究的不足,引入存活概率与破碎概率比值,采用对数几率回归方法,建立了基于对数几率回归的... 掌握粗颗粒土颗粒破碎过程演化具有重要的现实意义,但已有研究未能对颗粒级配的演化中间过程进行预测。为弥补粗颗粒土颗粒破碎演化中间过程预测研究的不足,引入存活概率与破碎概率比值,采用对数几率回归方法,建立了基于对数几率回归的颗粒级配曲线演化模型,分析了模型参数的敏感性。基于所建立的演化模型,推导了相对颗粒破碎指标的数学计算公式,并讨论了土体颗粒破碎的有界性。最后,基于已有试验数据进行了模型的应用分析。应用结果显示:模型预测值与实测值吻合,论证了基于对数几率回归预测模型与相对破碎率预测值公式的合理性。该研究成果将有助于对粗颗粒土材料颗粒破碎演化中间过程的理解。 展开更多
关键词 对数几率 级配演化 颗粒破碎 相对破碎率 粗颗粒土
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基于橡胶颗粒−砂混合物新型路基填料液化特性 被引量：6
6
作者 丁瑜 张家生 +2 位作者 陈晓斌 王晅 贾羽 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期737-747,共11页
为研究橡胶颗粒−砂混合物这种新型路基填料的液化特性,进行室内固结不排水动三轴试验,分析橡胶颗粒体积分数、围压、循环应力比以及加载频率等因素对橡胶颗粒−砂混合物动孔隙水压力特性以及抗液化能力的影响。基于柔性橡胶颗粒与刚性砂... 为研究橡胶颗粒−砂混合物这种新型路基填料的液化特性,进行室内固结不排水动三轴试验,分析橡胶颗粒体积分数、围压、循环应力比以及加载频率等因素对橡胶颗粒−砂混合物动孔隙水压力特性以及抗液化能力的影响。基于柔性橡胶颗粒与刚性砂颗粒受力特性,分析橡胶颗粒提高饱和砂土抗液化强度的作用机理。研究结果表明:橡胶颗粒−砂混合物的动孔隙水压力发展曲线可以分为3个阶段,即快速增长阶段(初期动孔隙水压力呈不规则增长趋势,后期呈正弦波形式快速增长趋势)、呈正弦波形式缓慢增长阶段以及稳定阶段。加入橡胶颗粒显著提高饱和砂土的抗液化强度,并且随着橡胶颗粒体积分数增大,混合物的抗液化强度提高得更加明显;柔性橡胶颗粒在外荷载作用下能够产生较大的压缩变形而承担一部分外荷载,减小孔隙变形程度,在一定程度上抑制动孔隙水压力的产生和累积,进而提高混合物的抗液化强度;较大围压、较小循环应力比以及较小加载频率都有益于提高橡胶颗粒−砂混合物抗液化强度;橡胶颗粒−砂混合物的归一化动孔隙水压力与振次比的关系曲线符合A型动孔隙水压力曲线模型;本文所用材料的最优橡胶颗粒体积分数在10%左右,此时混合物的静力学强度不低于纯净砂土的静力学强度,并且加入橡胶颗粒可以有效提高饱和砂土的抗液化能力,改善其动力特性。 展开更多
关键词 橡胶颗粒−砂混合物 新型路基填料 动孔隙水压力 抗液化强度 橡胶颗粒体积分数
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橡胶颗粒-砂混合物新型路基填料动力参数特性的试验研究 被引量：7
7
作者 丁瑜 张家生 +3 位作者 陈晓斌 王晅 贾羽 闫鹏 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期170-177,共8页
为研究橡胶颗粒与砂土混合物这种新型路基填料在循环列车荷载作用下的动力参数特性,进行室内固结不排水动三轴试验,分析了橡胶颗粒含量、围压以及加载频率等因素对橡胶颗粒-砂混合物动剪切模量、阻尼比等特性的影响,研究结果表明:应变... 为研究橡胶颗粒与砂土混合物这种新型路基填料在循环列车荷载作用下的动力参数特性,进行室内固结不排水动三轴试验,分析了橡胶颗粒含量、围压以及加载频率等因素对橡胶颗粒-砂混合物动剪切模量、阻尼比等特性的影响,研究结果表明:应变一定时,混合物的动剪切模量随着橡胶颗粒含量的增加而减小,随着围压的增大而增大,随着加载频率的增加而轻微减小;基于Hardin-Drnevich双曲线模型对动剪切模量试验结果进行拟合,得出最大动剪切模量,发现最大动剪切模量随着橡胶颗粒含量的增加而减小;混合物的阻尼比随着橡胶颗粒含量的增大而增大,随着围压的增大而减小,加载频率对阻尼比的影响较小;基于试验结果,建立了橡胶颗粒-砂混合物阻尼比与动剪应变的关系式。最后,基于柔性橡胶颗粒与刚性砂土颗粒的微观接触特性,分析了橡胶颗粒对混合物动剪切模量以及阻尼比的影响机理。综合研究结果得出:橡胶颗粒含量不宜超过20%,此时橡胶颗粒-砂混合物作为新型路基填料的动剪切模量可以满足要求,阻尼比较大,具有良好的减震耗能效果。 展开更多
关键词 橡胶颗粒-砂混合物 新型路基填料 动剪切模量 阻尼比 橡胶颗粒含量
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风化红砂岩残积土路基瞬态饱和区动态水压力特征试验研究 被引量：11
8
作者 丁瑜 陈晓斌 +1 位作者 张家生 贾羽 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期4740-4750,4758,共12页
连续降雨条件下,风化红砂岩残积土路基瞬态饱和区动态水压力特征是深刻认识反复翻浆冒泥病害机制的关键。采用不排水动三轴试验,模拟路基瞬态饱和区列车加载频率和连续降雨条件下排水边界条件,开展路基瞬态饱和区动态水压力特征试验研... 连续降雨条件下,风化红砂岩残积土路基瞬态饱和区动态水压力特征是深刻认识反复翻浆冒泥病害机制的关键。采用不排水动三轴试验,模拟路基瞬态饱和区列车加载频率和连续降雨条件下排水边界条件,开展路基瞬态饱和区动态水压力特征试验研究。分析了细颗粒含量对风化红砂岩残积土路基瞬态饱和区动态水压力的影响,揭示了路基瞬态饱和区细颗粒含量临界值约为25%。当细颗粒含量小于25%时,动态水压力随细颗粒含量的增加而增大;当细颗粒含量大于25%时,动态水压力随细颗粒含量的增加而减小。引入等效粒间孔隙比的概念,解释了细颗粒含量临界值的微观机制和物理意义。基于试验构建了考虑细颗粒含量的风化红砂岩残积土路基瞬态饱和区动态水压力经验模型,分析了模型参数随细颗粒含量变化的敏感性。该模型有助于工程技术人员预测连续降雨条件下铁路路基瞬态饱和区动态水压力。 展开更多
关键词 风化红砂岩残积土 铁路路基 瞬态饱和区 动态水压力 细颗粒含量
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基于复频散曲线的周期排桩减振效应分析 被引量：1
9
作者 彭东黎 王业顺 陈晓斌 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4504-4512,共9页
轨道交通运营引起的环境振动尤其是低频轨道交通振动会对相邻建筑物和人体健康造成有害影响,其传播距离远、隔振难度大,危害性大。针对低频轨道交通振动危害,采用排桩隔振方式,基于复频散曲线,研究实心桩和多层桩的隔振性能,并讨论阻尼... 轨道交通运营引起的环境振动尤其是低频轨道交通振动会对相邻建筑物和人体健康造成有害影响,其传播距离远、隔振难度大,危害性大。针对低频轨道交通振动危害,采用排桩隔振方式,基于复频散曲线,研究实心桩和多层桩的隔振性能,并讨论阻尼对隔振效果的影响。首先,基于声子晶体技术,考虑材料阻尼特征,推导并验证二维复频散曲线计算方法。其次,计算纯土、实心桩、多层桩的复频散曲线,并提取最小虚部值进行衰减性能对比分析。最后,计算不同隔振结构频域响应,并与复频散最小虚部曲线进行对比研究。研究结果表明:复频散曲线理论提取的最小虚部值能精准地量化波传播时的衰减特性;频率越高,阻尼影响越大;在衰减域内,振动波之间相互散射与衍射是振动衰减的主要原因;在衰减域外,阻尼是造成振动衰减的重要原因;相比于周期性实心桩,周期性多层桩可获得更好的低频隔振性能;复频散曲线最小虚部值随频率的变化趋势与传输曲线变化趋势一致,因此,可以采用单个晶胞的复频散曲线虚部值来预测有限排桩隔振性能,从而大大节约计算资源;在实际工程应用中,要达到良好的衰减性能,排桩排数建议超过4排。 展开更多
关键词 声子晶体 复频散曲线 低频隔振 阻尼 多层桩
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基于扰动状态概念的桩-土接触面荷载传递模型 被引量：2
10
作者 贾羽 张家生 +1 位作者 张飞 廖湘英 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1775-1781,共7页
基于扰动状态概念(DSC),假定桩-土接触面单元中相对完整(RI)状态部分的抗剪强度服从线弹性理论,完全调整(FA)状态部分的抗剪强度服从理想塑性理论,进而建立桩-土接触面荷载传递模型.针对桩-土接触面进行了大型直剪试验,试验结果表明:桩... 基于扰动状态概念(DSC),假定桩-土接触面单元中相对完整(RI)状态部分的抗剪强度服从线弹性理论,完全调整(FA)状态部分的抗剪强度服从理想塑性理论,进而建立桩-土接触面荷载传递模型.针对桩-土接触面进行了大型直剪试验,试验结果表明:桩-红黏土接触面剪切过程中,接触面表现出应变软化特性,且随着法向应力的增加,软化现象越明显;桩-粉质黏土接触面剪切过程中,接触面表现出轻微应变硬化特性.利用桩-土接触面荷载传递模型计算得到的剪切应力-剪切位移曲线(τ-s曲线)与直剪试验得到的τ-s曲线吻合较好,验证了基于DSC的桩-土接触面荷载传递模型具有较好的准确性与适用性. 展开更多
关键词 扰动状态概念(DSC) 桩-土接触面 荷载传递模型 τ-s曲线 大型直剪试验
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