振动荷载下不同级配的基床粗粒土填料孔隙连通性特征研究

作者：王萌; 于群丁; 肖源杰^*; 华文俊; 李文奇

来源：中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(11): 4436-4448.

• 基床粗粒土填料
• 级配
• 孔隙
• 连通性
• XCT扫描
• 渗流模拟
• 渗透性能

路基基床粗粒土填料多采用振动压实方法填筑碾压，然而，目前尚不清楚级配对其压实后的三维孔隙连通性及渗流特性等的定量影响。为此，基于颗粒堆积理论设计G/S(石砂质量比)为1.0、1.8、2.5的基床粗粒土填料，开展室内新型平板振动压实试验并确定最优激振参数组合，针对在最优压实工况下的填料试样进行工业X射线计算机断层扫描(XCT)和三维模型重构，结合图像处理技术和最大球算法等量化其三维孔喉的连通性，进而模拟并对比分析不同级配类型填料试样的渗流特性。研究结果表明：当干密度较大时，激振频率为25 Hz，激振力为1.4 kN且激振时间至少为60 s；随着G/S增大，孔隙的喉道长度及半径均增大，中孔隙及大孔隙数量增多，平均孔隙半径增大；孔喉比可更准确地表征填料的渗透性能，即孔喉比增大，孔隙的平均配位数增大，孔隙的喉道增长、半径增大，孔隙连通性增大；G/S主要通过影响孔隙半径、喉道长度、三维孔隙连通性决定渗流速度，即G/S增大，孔隙的喉道形态由细长型渐变为粗短型，直至形成粗而长的渗流通道；在保证压实质量和施工后受力变形稳定性的前提下，可选用G/S较大的级配，以确保粗粒土填料振动压实后的孔隙连通性及渗透性能。

• 单位
  中南大学; 土木工程学院; 中铁第四勘察设计院集团公司