位于地震区的道路,其基层材料在动力荷载下的行为至关重要。石灰稳定土作为一种半刚性材料,其动力特性与未处理土和刚性混凝土有显著区别,研究其抗震性能对保障生命线工程安全意义重大。

动力特性表征:
通过动三轴试验、共振柱试验等,可以获取石灰稳定土的关键动力参数:
动弹性模量(Ed)与阻尼比(λ): Ed随动应变幅值的增加而减小,阻尼比则随之增加。这表明在大地震时,其刚度会退化,但耗能能力增强。

动强度: 在循环荷载作用下,石灰土的动强度通常高于未处理土,但其疲劳寿命与应力水平密切相关。
抗震优势:
强度与刚度提升: 相比于未处理土,石灰稳定土具有更高的强度和刚度,能更有效地抵抗地震产生的剪切波,减小变形。
液化风险降低: 对于粉土和砂性土,石灰的胶结作用将松散颗粒联结成整体,极大地提高了其抵抗液化的能力。胶结键破坏了土颗粒间易于液化的松散结构。
韧性改善: 相比于水泥稳定土,石灰稳定土通常具有更好的韧性(即破坏时的应变更大)。这意味着在地震中,它更倾向于发生塑性变形而非突然的脆性断裂,为结构提供了预警时间。

抗震设计考量:
本构模型选择: 在动力有限元分析中,需采用能反映其非线性、应变相关特性的本构模型(如等效线性模型、弹塑性模型)。
强度与变形的平衡: 设计时并非强度越高越好。过高的刚度可能导致地震力增大,而适当的韧性则有利于耗能。需寻找最佳平衡点。
结构体系思想: 将石灰稳定基层视为道路结构抗震体系的一部分。其与柔性面层和下部土基的刚度差异,会影响地震波的传播和结构的整体响应。需进行整体动力分析。

潜在薄弱面: 需关注基层与面层、基层与土基之间的界面,以及施工接缝处,这些地方在地震中易成为应力集中和破坏的起点。
结论:
总体而言,石灰稳定技术能够显著改善土基的抗震性能,尤其适用于需要提高抗液化能力和整体稳定性的地震区道路。通过合理的动力特性测试和抗震设计,可以使其成为构建韧性交通基础设施的有效手段。