高速列车荷载引发主应力轴旋转路径下软土动力特性试验与理论建模研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51479060
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0905.水工岩土工程
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Chinese high-speed railway construction is developing rapidly. Ensuring the stability and controlling the long-term settlement of soft ground has become one of the key technologies of these projects. Under the high-speed train load, the stress path charactered with principal stress rotation will generate in the ground. It will influence the soil quiet different from the other stress paths. But the related research was seldom reported. The project is aimed to discover the macro and meso static and dynamic behaviors of soft clay under the coupling changes of principal stress orientation and amplitude with the hollow cylinder testing and micro telescopic testing. Meanwhile the evolution rules of characteristics of soft clay as well as the unified failure criterion under complicated stress paths will be revealed. Based on the experimental data and theoretical analysis, the relations and differences of non-coaxial characteristics for intact and remold clay will be discovered. Then the dynamic constitutive model will be established, which is suitable for the stress paths under the coupling change of principal stress orientation and amplitude. To verify and compare the laboratory testing results, the large scale model dynamic tests will be carried out. Finally with the testing data and mathematical analysis the mechanism of soil's cumulative plastic deformation in the soft substratum will be studied. Then the empirical calculation methods on soft clay's cumulative plastic deformation under high-speed train load will be established. These researches will contribute to the improvement on the theories of soil constitutive model under conplex stress paths and design of high-speed train construction.
我国高速铁路建设飞速发展,确保软基稳定和控制长期沉降是相关工程建设的关键技术之一。列车作用下,路基中产生主应力轴循环旋转的应力路径对软基土体产生显著且不同于其他动力路径的影响,但相关研究成果少见报道。本项目拟通过空心圆柱试验和细观结构电镜分析,揭示主应力轴循环旋转与应力幅值耦合变化下软土宏细观静、动力特性与复杂动力路径下软土性状演变规律,建立相关路径下软土破坏统一评价准则;结合试验数据,通过理论分析,揭示各种复杂应力路径下饱和原状和重塑软黏土的非共轴特性关联与差异,建立可综合反映包括主应力方向旋转与应力幅值耦合在内的复杂应力路径下的软黏土动力本构模型;开展大型模型槽动力试验,基于室内外试验结果对比修正,结合数值分析,系统研究软弱下卧层土体的累积变形机理,建立列车荷载下软土地基长期沉降变形计算与控制方法。研究成果将对完善复杂路径下土力学本构体系和高速铁路工程设计理论具有重要参考价值。

结项摘要

针对高速列车荷载作用的软弱下卧层土的工程问题,通过室内空心圆柱单元体试验和室外大型模型槽试验以及理论分析、数值仿真等手段,对高速列车荷载引发主应力轴旋转路径下软土动力特性试验与理论建模进行了系统的研究。(1)项目对饱和软黏土的基本动力特性试验与机理进行了分析研究,探究原状软黏土和重塑软黏土在静、动态主应力轴旋转条件下剪胀特性以及临界状态特性,分析了频率和动应力比对竖向累计变形及累积孔压的影响,建立了列车荷载下土体的塑性累积模型和孔压模型,基于列车荷载下地基土孔压-应变发展曲线进行分析,利提出了新的破坏标准。(2)研究了高速列车荷载作用下饱和软黏土应力应变非共轴关系建模及本构理论,建立了考虑频率、动应力比对非共轴与大主应力方向角关系曲线形态变化影响的非共轴模型,采用分数阶微分和传统塑性力学的交叉,对屈服进行分数阶微分,建立分数阶非关联流动法则,假定土体屈服面服从各向同性硬化,基于分数阶梯度律,建立分数阶塑性硬化模量,基于所提出分数阶塑性流动法则和塑性模量,建立分数阶塑性力学本构关系,在该边界面函数中插入组构张量,提出考虑非共轴角影响的各向异性边界面本构模型。(3)开展地基的长期沉降变形机理与计算方法的研究,利用大型土工模型试验槽,开展了复合地基动力试验模型研究,建立了列车荷载下复合地基的归一化沉降与归一化荷载循环次数之间的函数经验模型,有助于根据现场沉降情况预估长期沉降,将本构模型二次开发入有限元数值软件中,建立基于动力有限元分析的饱和软黏土长期变形理论计算方法。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(2)
科研奖励数量(4)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
列车荷载引起心形应力路径下软土非共轴应变特征研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    岩土力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈扬;徐海东;王保光;刘汉龙
  • 通讯作者:
    刘汉龙
Amplitude ratio affects dynamic characteristics of remolded soft clay under train loads
振幅比对列车荷载作用下重塑软土动力特性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Soils Mechanics and Foundation
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shen Yang;Du Wenhan;Liu Hanlong;Wang Baoguang;Wang Qincheng
  • 通讯作者:
    Wang Qincheng
Stiffness Degradation and Deformation Characteristics of Soft Clay Foundation Under the Train Loads
列车荷载作用下软粘土地基刚度退化及变形特征
  • DOI:
    10.1007/978-981-10-4508-0_61
  • 发表时间:
    2016-10
  • 期刊:
    Environmental Vibrations and Transportation Geodynamics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shen Yang;Du Wenhan;Wang Baoguang;Tao Mingan
  • 通讯作者:
    Tao Mingan
重塑黏土空心圆柱试样制备技术改进及应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    岩土力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈扬;王保光;陶明安;王鑫;杜文汉
  • 通讯作者:
    杜文汉
A grading parameter for evaluating the grading-dependence of the shear stiffness of granular aggregates
用于评估粒状骨料抗剪刚度的级配依赖性的级配参数
  • DOI:
    10.1016/j.partic.2017.05.006
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
    Particuology
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Sun Yifei;Shen Yang;Chen Chen
  • 通讯作者:
    Chen Chen

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其他文献

主应力轴循环旋转下原状软黏土临
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    浙江大学学报(工学版)(已录用)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈扬;周建;张金良;龚晓南
  • 通讯作者:
    龚晓南
水工混凝土裂缝像素级形态分割与特征量化方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    水力发电学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    任秋兵;李明超;沈扬;张野;白硕
  • 通讯作者:
    白硕
高真空击密法加固后饱和吹填砂性土室内试验
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    河海大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹建建;沈扬;徐士龙;高有斌
  • 通讯作者:
    高有斌
主应力方向变化路径下等压固结粉土强度特性差异和能量评价方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    岩土力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈扬;闫俊;张朋举;费仲秋
  • 通讯作者:
    费仲秋
面板堆石坝水平位移监测统计模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    河海大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈扬;李明昊;任秋兵;李明超
  • 通讯作者:
    李明超

其他文献

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    2022
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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