湿化作用下重载铁路改良膨胀土动力响应与累积变形试验研究

以蒙华重载铁路改良膨胀土路基试验段为依托，针对水泥改良土路堤、石灰改良土路堑两种形式路基开展不同轴重、不同干湿状态下现场激振试验，分析动应力、动加速度分布特征及振动累积变形发展规律；通过室内动三轴开展素膨胀土、水泥改良土、石灰改良土分别在4个不同含水率和4种不同应力水平下动力湿化变形试验，研究湿化幅度、动应力幅值对膨胀土及改良土累积应变特性的影响规律。研究结果表明，动应力和动加速在基床底部衰减率可达80%,且路基刚度越大，动应力、加速度沿路基深度衰减越快；同一深度下动力响应浸水状态大于干燥状态，且轴重越大，影响更为显著，湿化作用显著削弱路基对动应力与动加速度的衰减能力，水泥改良土抗浸水能力相对石灰改良土更强；路基面累积变形在浸水后随轴重和振动次数增加而增加，且在相同振次情况下，素膨胀土及其改良土累积应变均在湿化幅度超过2%后急剧增加，且动应力越大，应变增长速率越快，改良土累积变形速度仅为素膨胀土的1/8～1/5,石灰与水泥改良后均可有效抑制膨胀土的湿化变形；基于动三轴试验数据，建立累积应变的预估模型，得出素膨胀土及改良土模型参数与湿化幅度之间的经验关系。     

风积沙改良土路堤温度变形规律现场试验研究

新建通辽至新民北客专TLSG-3标路基工程以水泥改良风积沙作为填料,在路堤填筑过程中,路堤表层出现大量横向裂缝。为探究裂缝发生的机理并提出处置措施,在现场填筑一段试验路堤,该试验路堤总长150 m,分为5个路段,采用不同水泥、黏土掺量的风积沙改良土作为填料。通过现场试验与湿度、温度、应变监测,分析气温影响作用下不同配比风积沙改良土路堤的湿度、温度和应变变化规律。风积沙改良土路堤土体含水量总体上随着气温降低而减小,随后又随气温升高而增大,但变化幅度均不大。路堤表层土体温度受气温变化影响明显,总体上随气温变化而变化,但是具有明显的滞后性,路堤深部土体温度受气温影响相对较小。段路堤土体应变主要受土体温度变化控制,路堤表层土体应变变化较大,随土体温度下降先发生压缩变形,随后随土体温度升高,压缩变形逐渐减少,进而转为拉伸变形,路堤深部土体应变变化不大,因此路堤表层土体因温度降低发生的冷缩变形是实际工程施工时路堤浅层裂缝的主要原因;5个试验路段中,以掺5%水泥+5%黏土的改良风积沙为填料的路堤应变变化幅度最小,因此,从控制路堤土体变形的角度来看,掺5%水泥+5%黏土的改良风积沙配比要优于其他配比。     

无砟轨道路基上拱原因试验研究

对我国西北地区一路基上拱变形较严重的无砟轨道线路调研后,选择6个典型路基上拱工点进行了现场取样与试验,分析地基土与路基填料的膨胀性、易溶盐含量和矿物成分。研究结果表明:泥岩地基遇水膨胀引起了路基上拱;路基上拱变形与地基土、路基填料中易溶盐含量呈正相关;易溶盐侵蚀水泥改良填料形成钙矾石、硅灰石膏的过程也可能引起路基上拱。建议上拱地段的路基采取防水、排水、疏水措施。     

软岩改良土无侧限抗压强度试验研究

研究目的:无侧限抗压强度是评价改良土性能的一个关键性指标,本文对水泥改良和石灰改良的风化泥质板岩的无侧限抗压强度进行试验研究.通过试验揭示石灰改良土存在最佳掺合量的基本规律;并对水泥改良土不同的养生条件、龄期、压实度等因素对无侧限抗压强度的影响进行一系列对比分析,验证在相同压实度条件下,水泥改良土的无侧限抗压强度优于石灰改良土的无侧限抗压强度.研究结论:通过试验研究得出:水泥改良土的无侧限抗压强度随着水泥掺合量增大而增大,因水泥改良土不存在最佳水泥掺合量;用水泥来稳定软岩这种加固方法具有非常好的水稳定性,相同压实度条件下的水泥改良土无侧限抗压强度并非在最优含水率时达到最大;因此在改良土地填筑过程中要进行养护.     

路基填料改良的室内实验

在膨胀土中掺入一定数量的熟石灰、生石灰、水泥等形成的改良土 ,其性能有一定的改善 ,尤其以生石灰的改良效果最好。加入掺和料的改良土 ,其塑性指数减小 ,粘粒含量降低 ,膨胀性降低 ,强度提高 ,尤其是抗水性能有极大的改善。     

高速铁路路基改良土的有关问题

基于高速铁路对路基变形的严格要求 ,路基填料改良已成为高速铁路必须解决的问题。研究以动态特性为主要内容的改良土的设计思想 ,分析水泥、石灰改良土的特点和使用条件     

黄原胶和瓜尔胶改良膨胀土力学特性试验研究

膨胀土地区铁路路基优质填料匮乏，可采用环保的生物聚合物对膨胀土进行改良。通过开展室内力学性能及微观分析试验，研究黄原胶和瓜尔胶2种生物聚合物对膨胀土力学性能的影响规律及微观机理。结果表明：黄原胶和瓜尔胶与土中矿物反应生成的胶结物能有效改善土颗粒之间的黏结强度、提高土体黏聚力，进而降低膨胀土胀缩性，提高抗剪强度和无侧限抗压强度；瓜尔胶改良土强度提升效果优于黄原胶改良土，综合考虑路基填料强度和变形，胶土比为1.0%时瓜尔胶的改良效果最优；掺入黄原胶和瓜尔胶可有效限制裂隙发展，干湿循环次数相同时，黄原胶和瓜尔胶改良土的裂隙数量和宽度显著低于膨胀土，且破坏类型从脆性破坏转化为塑性破坏；随着干湿循环次数的增加，改良土和膨胀土强度均呈衰减趋势，但相比于膨胀土，瓜尔胶改良土抗剪强度有较大提升，而黄原胶改良土稳定性更好。     

干湿循环过程导致水泥改良土强度衰减机理的研究

水泥改良土是铁路路基工程中重要的填料。通过试验研究干湿循环过程对水泥改良粉质黏土与粉土强度衰减的影响程度,分析干湿循环过程导致水泥改良土强度衰减的机理,并进行了试验验证。结果表明,土料中黏粒团的干缩湿胀变形是引起干湿循环后改良土强度衰减的主要原因,适当降低改良土料中黏粒的相对含量可以有效提高干湿循环后改良土的强度。对于粉质黏土,采用掺砂方法,可使干湿循环后的水泥改良粉质黏土强度降低率减少50%。前2次干湿循环是导致改良土强度降低的主要过程,第3次干湿循环后,改良土的强度变化将趋于稳定。     

高铁路堤中改性膨胀土工程应用特性试验研究

用南宁高铁建设中常遇到的弱性膨胀土及水泥改性膨胀土作路堤填料,填筑1:1高铁路堤模型,依托自行设计的监测系统,对自然降雨蒸发条件下路堤内的含水率、温度、吸力与土压力4种特征参数的变化规律以及沉降变形量进行监测。研究结果表明:膨胀土路堤边坡大气急剧影响深度集中在0.5 m内,最大影响深度可达2~3 m;最大工后沉降量膨胀土路堤面约为5.7 mm,水泥改良土仅约2.5 mm,水泥改良膨胀土可用作高铁路堤建设填料;路堤边坡坡面侧向变形以收缩变形为主,呈现"上部大,下部小"的特点,相同位置处,膨胀土断面变形量大于改良土断面。     

合肥地区膨胀土填料改良的室内试验研究

根据合肥地区土源的特性并结合实际工程需要,对膨胀土及其石灰改良土的物理力学性质进行了一些室内试验研究,提出了一些初步的看法。     

无砟轨道路基上拱偏移整治措施

我国西北地区一高速铁路无砟轨道路基发生上拱变形、路基涵洞过渡段发生膨胀,影响线路的正常运营。本文对现场情况进行调查和变形、地温监测,并通过室内试验对路基填料、地基土中易溶盐含量及其膨胀性进行分析。结果表明,硫酸盐侵蚀水泥改良填料形成钙矾石是导致该段路基上拱的主要原因。据此提出了应力释放槽、混凝土限位墩2种整治措施。经实施,减小路基偏差和上拱位移的效果较好。     

客运专线基床底层改良土施工工艺及单价分析

着重介绍路堤基床以下石灰改良土填料（路拌改良土）的3种施工工艺以及影响改良土质量的主要因素及其控制参数。在对照分析了3种施工工艺的差异后，结合铁道部颁布的113号文，对改良土的单价进行分析，并就影响改良土单价的主要因素（石灰费用和土方运输费用），依据盈亏平衡原则，通过经济性比较，分析出石灰价格和石灰损耗量的临界点及改良土与AB级填料的经济运距临界点，为合理选择改良土施工方法和路基填料提供有益的参考。     

蒙内铁路膨胀土边坡入渗规律及防护效果

针对肯尼亚蒙内(蒙巴萨—内罗毕)铁路蒙巴萨西站膨胀土边坡开展边坡人工模拟降雨入渗试验,研究含水率、基质吸力和法向变形的变化规律,并分析了浆砌片石对雨水入渗的抑制效果。结果表明:降雨入渗引起土体含水率和饱和度上升,基质吸力下降,从而降低了边坡的抗剪强度;降雨初期,膨胀土出现较小的体积收缩;随着降雨时间的持续,土中含水率升高,土体出现了膨胀变形;浆砌片石对膨胀土边坡的防护效果显著,可用于非洲地区膨胀土边坡的防护。     

降雨入渗对膨胀土隧道力学特性影响的数值分析

为研究膨胀土隧道围岩湿度变化对隧道初期支护结构力学特性的影响,采用数值分析方法,将隧道施工过程中围岩扰动较大的范围作为"松动区",基于温度场与湿度场相关理论及变量的相似性,分析在不同扰动程度及不同渗水条件下,隧道初期支护结构变形及内力的变化特征。研究表明:在"轻微松动"条件下,洞周土体内基本不产生膨胀力;在"显著松动"条件下,洞周土体内将产生少量的膨胀力;在"完全松动"条件下,洞周土体增湿后将产生较大的膨胀力,使得隧道支护结构所受的附加荷载明显增大。随着隧道开挖扰动程度的加剧,隧道初期支护的受力和变形与不考虑增湿膨胀条件下的内力和变形之间的差异逐步增大,土体增湿膨胀后,隧道初支结构内力最大增幅接近20%。因此,隧道施工中应尽量减少对周边土体的扰动,并注重对地表水体的截、排处理。     

平顶山膨胀土工程性质试验研究

通过试验获得了河南省平顶山膨胀土原状土样的线缩率、膨胀率和膨胀力等性能参数;对重塑土样进行了不同压力、含水量和干密度条件下的膨胀率试验,膨胀力、渗透系数试验,及反映抗剪强度的黏聚力和内摩擦角试验,为研究平顶山膨胀土的变形和稳定性提供了基础资料。用粉煤灰对平顶山膨胀土进行改性处理,通过室内试验研究了不同掺量情况下土样的工程性质,结果表明:在处理到最佳状态时,改良土样仍具有弱膨胀性。     

石灰桩处理岛状多年冻土地基现场试验研究

研究目的:作为一种较为成熟的地基处理方法,石灰桩主要应用于加固软土地基、湿陷性黄土地基、道路路基加固以及纠偏加固危房等方面,对其加固原理已开展了较多研究。但利用石灰桩的放热作用来处理高温岛状冻土地基,相关研究较少。本文通过现场试验,从地温、变形、承载力三个方面对石灰桩处理岛状多年冻土的应用效果进行评价,并对石灰桩处理高温岛状冻土地基的施工工艺进行总结。研究结论:(1)石灰桩处理冻土地基时,关键要注意控制配料的质量,确定合适的含水率,保证配料拌和夯填的连续性;(2)桩径40 cm、桩间距1.2 m条件下,生石灰含量50%的石灰桩能在施工后一周内完全融化桩周冻土且地基土达到最高温;(3)石灰桩复合地基变形在施工后一周内基本完成,试验测得地基土和桩的变形以竖向膨胀为主,石灰桩的膨胀挤密基本消除了冻土融化可能产生的融沉;(4)利用石灰桩处理岛状多年冻土地基能达到融化冻土、加固融土的效果,试验研究成果可为石灰桩处理岛状冻土的实际工程提供借鉴。     

牡蛎壳粉改良膨胀土的工程特性及微观机理研究

为探究固体废弃物牡蛎壳粉对膨胀土工程特性的改良效果,以广西宁明膨胀土为研究对象,对牡蛎壳粉掺量分别为0%,3%,6%,9%和12%的膨胀土开展一系列胀缩特性试验以及干湿循环条件下的直剪试验,并通过SEM试验分析了改良前后膨胀土的微观结构特征。试验结果表明：牡蛎壳粉可有效降低土体的胀缩性,提高土体的黏聚力。土体的自由膨胀率、无荷膨胀率、有荷膨胀率、膨胀力、线缩率等随牡蛎壳粉掺量增加而降低,在牡蛎壳粉掺量为9%时有稳定趋势。牡蛎壳粉掺量为9%时,土体黏聚力达到峰值;所有掺量土体的黏聚力均随干湿循环次数增加而降低,均在干湿循环4次时趋于稳定,且掺牡蛎壳粉土体黏聚力的降低幅度要低于未掺量土体;经历6次干湿循环后,牡蛎壳粉掺量为9%土体的黏聚力相对于未掺量土体增加了42.38%。土体内摩擦角的变化规律性不明显,但整体上掺牡蛎壳粉土体的内摩擦角大于未掺量土体。微观结果显示掺入牡蛎壳粉增强了土体的稳定性,减缓了膨胀土在经历干湿循环后裂隙、孔隙的发育。牡蛎壳粉对膨胀土胀缩特性、强度特性等具有一定的改性效果。研究结果为实现牡蛎壳粉改良膨胀土提供理论基础数据。     

贵州地区石灰改良膨胀土无侧限抗压强度的试验研究

以贵州地区某工程的膨胀土为研究对象,通过室内试验,研究石灰掺入率、压实系数及养护龄期对改良土无侧限抗压强度的影响。试验结果表明：改良土无侧限抗压强度随着压实系数的增大而增大,随着龄期的增长而增大,随着石灰掺入率的增加先增大后减小,最佳掺灰率为9％。无侧限抗压强度影响因素的灰色关联度分析结果表明,压实系数对改良土无侧限抗压强度的影响最大,其次是养护龄期,而掺灰率的影响最小。改良土的应力应变关系曲线呈应变软化模型,试样的破坏模式为脆性破坏。本文的研究结果可为类似工程提供借鉴。     

黏土改良的石灰剂量随时间变化规律的研究

分析了EDTA滴定法测石灰剂量存在的问题，通过试验的方法，研究了掺入5％、6％、8％石灰的石灰改良土的石灰剂量随时间变化的规律，推导出石灰剂量随时间变化参考公式，对石灰改良土的施工、检测和质量评定等提供依据或方法。     

阳安二线膨胀土填料改良研究

拟建阳安二线沿线膨胀土广泛分布,膨胀土不能直接作为路基填料,如果选取合格填料,运距较远、投资大,而且挖方地段的膨胀土又得弃掉、占地多,极不经济。通过选取现场两处代表性取土场取样,生石灰粉作添加剂,按4%、6%、8%、10%四个级别的掺入比做室内改良试验,试验表明:生石灰掺入比大于4%改良后,能达到消除膨胀性的目的,改良土有较好的水稳性和较高的强度,能满足设计要求;改良土较原膨胀土有较高的抗压强度和剪切强度,且随生石灰的掺入比增加而增大;得出了路基不同部位、不同膨胀级别膨胀土的生石灰粉掺入比,为阳安二线路基填料设计提供了理论依据。