蒙华铁路路基全风化软质岩填料碾压工艺试验

研究目的:蒙华重载铁路岳阳至吉安段软质岩填料占全线挖方总量近七成,设计采用全风化软质岩作为基床以下路堤填料。为得到全风化软质岩填料现场填筑时的合理含水率、松铺厚度和压实工艺,通过室内土工试验分析其基本物理力学性质,并开展现场填筑试验研究其作为基床以下路堤填料的碾压施工关键控制参数及工艺。研究结论:(1)全风化软质岩填料的矿物成分中含有高达17. 3%的富铁白云母,液限wL=42. 1%≥40%,塑性指数Ip=14. 0,为高液限粉质黏土,属于D组填料;(2)现场填筑时,控制松铺厚度h≤0. 35m、含水率w∈(wopt-3%,wopt),能达到地基系数K30≥80 MPa/m的设计要求,对应的压实系数K≥0. 95;(3)提出了全风化软质岩填料的合理碾压组合方式,即静压2遍+弱振1遍静压1遍+强振1遍静压1遍+静压2遍;(4)试验得出的结论可指导全风化软质岩在我国铁路路基工程中的应用。     

高温养护下水泥改良风积沙抗压强度试验研究

研究目的:新疆和田至若羌铁路经过塔克拉玛干沙漠南缘,地表以风积沙为主,水泥改良风积沙是沙漠地区铁路路基基床填筑的关键技术。塔克拉玛干沙漠夏季地表温度最高可达70℃,水泥改良风积沙的力学性能和变形特性易受高温的影响,因此本文结合新疆塔克拉玛干沙漠的气候条件,开展水泥改良风积沙无侧限抗压强度试验,研究70℃高温养护条件下水泥掺量和压实系数对水泥改良风积沙的应力应变特征、无侧限抗压强度、峰值应变和刚度的影响。研究结论:(1)水泥改良风积沙的应力应变曲线近似正态分布,具有右偏态的特性;(2)高温养护条件下,压实系数为0.95时,水泥掺量为4%、5%、6%对应的水泥改良风积沙无侧限抗压强度分别为0.38 MPa、0.52 MPa和0.78 MPa,峰值应变分别为2.2%、2.4%和2.6%,刚度分别为10.4 MPa、16.2 MPa和22.8 MPa;(3)与标准养护条件相比,高温养护条件下水泥掺量为5%、压实系数为0.95的水泥改良风积沙的无侧限抗压强度和峰值应变分别降低了5.5%、22.7%,刚度增大了5.9%;(4)新疆和田至若羌铁路夏季施工时,考虑70℃高温养护条件,掺量5%的水泥改良风积沙能满足基床底层填料设计要求,避开高温施工环境条件,掺量4%的水泥改良风积沙能满足基床底层填料设计要求;(5)本研究成果可为风积沙铁路路基基床的设计、施工提供参考。     

石灰改良膨胀土用作无砟轨道铁路填料研究

武汉至孝感城际铁路采用无砟轨道,对填料的要求高,而武汉至孝感城际铁路沿线能直接用于填筑的填料严重匮乏,沿线附近仅有少量填料只能满足基床底层的填筑要求,路基本体填料需采用膨胀土作为填料。通过改良试验研究,确定膨胀土改良是否可以满足本线的路堤本体填筑以及改良土的合适的掺灰比。天河机场附近膨胀土在掺入6%生石灰改良后,膨胀土改良土可以作为无砟轨道铁路路基本体的填料。     

富水红层路基碎石改良填料力学特性试验研究

研究目的:为解决富水区红层黏土路基含水率高、无法压实等问题,本文通过向原状土中掺入一定粒径配比的弱风化红层泥岩碎石,制成不同级配和含水率的改良填料,然后进行重型击实试验、大型直接剪切试验及无侧限抗压强度试验,以获得满足铁路路基填筑要求的填料方案。研究结论:(1)红层原状土通过掺入弱风化泥岩碎石可有效降低原状土的含水率,改良填料的最优含水率为10.26%,最大干密度为2.22 g/cm~3;(2)最优含水率时改良填料的黏聚力c为29.336 k Pa,内摩擦角φ为32.86°,相较于红层天然原状土抗剪强度有明显的提高;(3)改良填料的无侧限抗压强度在含水率为8.85%时最大,达到518.80 k Pa,随着含水率的增加其逐渐降低;(4)通过混合弱风化红层泥岩碎石与红层黏土的改良填料,不仅没有改变红层黏土特性,而且能有效降低原状土填料含水率,增加抗剪强度和抗变形能力,改良后填料的含水率和压实性能满足《铁路路基设计规范》要求;(5)该改良方案可为西南富水红层地区铁路路基基床以下路堤填筑工程提供参考。     

中低速磁浮低置结构路基基床关键技术研究

为了确定基床合理的技术参数,完善其技术标准,对时速200 km及以下的中低速磁浮低置结构路基基床关键技术进行理论分析研究,采用布什理论明确动荷载影响深度,采用动变形、临界动应变控制指标明确不同基床填料所需的最小变形模量,据此进一步明确了基床结构、厚度、填料及其压实标准,并与现有技术标准进行对比。研究结论如下:(1)低置结构路基基床厚度可取为1.5 m,按两层结构设计,基床表层厚为0.3 m,基床底层厚为1.2 m;(2)基床表层采用级配碎石或A组填料填筑,压实系数不宜小于0.95,地基系数K_(30)不小于150 MPa/m;基床底层采用A、B组填料或改良土填筑,压实系数不小于0.93, A、B组填料地基系数K_(30)不小于130 MPa/m,改良土填料地基系数K_(30)不小于100 MPa/m;(3)本文研究成果与现行应用成果相比,基床结构尺寸、压实标准等进行了合理减小或降低,其设计结果更为合理,也较为经济。     

轴重40 t重载铁路路基基床结构设计技术探讨

针对大轴重货运车辆轴距小的技术特点,分析重载铁路路基承受列车荷载的空间分布规律;基于列车荷载引起路基累积变形效应区沿深度的变化机制,讨论主要承受列车荷载的基床结构与路基填料之间的相互影响关系;根据工程设计的强度、变形、长期稳定性控制要求,探讨40 t超大轴重下基床结构的设计方法。研究表明:提出的“4Z1800/2400”四轴标准轴型荷载模式能较好反映超大轴重列车荷载的路基应力叠加效应;建立的路基累积变形效应不超过基床厚度的设计方法,综合考虑了荷载与填料多因素的影响,是对单因素应力比值法的完善。以累积变形处于缓慢收敛状态的长期稳定性为主控因素,提出轴重40 t重载铁路路基基床层状结构设计指标建议:基床厚度3.5 m,对应基床以下路基K30不低于110 MPa/m;基床表层采用级配碎石强化,厚度0.7 m,要求基床底层K30大于等于130 MPa/m。     

水泥改良千枚岩弃渣用作铁路路基填料的试验研究

由于千枚岩弃渣耐崩解性差,不宜直接作为铁路路基填料。采用水泥对千枚岩弃渣进行改良,选取水泥掺合率、压实度和龄期3个主要影响因素,进行3因素4水平的正交试验设计,确定16组方案,同一方案进行3组平行试验。试验结果表明:用水泥对千枚岩弃渣进行改良后,无侧限抗压强度提高5倍以上,最大为3.5MPa;同时改良土的耐崩解性得到大幅度提高,具有较好的水稳定性,水泥的掺入对改良土的膨胀特性并无明显影响。采集改良千枚岩弃渣的扫描电子显微镜照片,并借助Leica QWin图像处理软件进行影像处理与计算。分析表明:水泥的掺入改变了土体的结构,明显增加颗粒间的连结程度。推荐使用5%的掺合率,能够满足Ⅰ、Ⅱ级铁路路基基床以下部位填料的设计要求。研究成果可供同类工程参考。     

改良膨胀土新线路基施工质量控制技术

膨胀土遇水膨胀、脱水干缩不能直接填筑路基,因此必须进行改良。改良膨胀土路基施工质量控制主要包括全线取土场土质调查与膨胀土物理性质试验、改良机理分析和方案选择、改良效果比较及参数确定。改良土拌和是使膨胀土与石灰产生理化反应,降低或消除膨胀性,增强水稳性和耐久性。改良膨胀土路基填筑质量控制包括基底处理、基床以下路堤与基床底层填筑、砂填层和复合土工膜铺设、基床表层级配碎石填筑、路桥(涵)过渡段路基填筑等环节。在用改良膨胀土填筑路基过程中,应对填料的液限、塑限、击实、无侧限抗压强度、无荷膨胀率、50kPa荷载下有荷膨胀率、胀缩总率、浸水72h崩解等进行复查试验。     

降雨入渗下铁路路基含水率分布及影响分析

研究目的:为深入分析降雨入渗诱发铁路路基病害的内在机制,采用非饱和渗流数值计算理论,考虑基床填料回弹模量和累积塑性应变的含水率敏感性,建立二维有限元分析模型,研究不同降雨强度下路基降雨入渗深度、饱和区、含水率、回弹模量和累积塑性应变的变化及分布规律。研究结论:(1)降雨入渗条件下水分在基床表层内迁移,难以透入基床底层;(2)降雨入渗导致基床表层平均竖向回弹模量值降低,基床底层平均竖向回弹模量值影响较小;(3)当日降雨量增长到25 mm时,基床表层和基床底层交界面出现水分富集,易软化而引发基床局部塌陷、不均匀沉降和层间接触面剪切破坏等路基病害;(4)通过研究得出基床表层裂缝渗水区域和基床底层底部是路基排水及养护维修重点;(5)本文成果可为铁路路基防排水设计和养护维修决策提供参考。     

客运专线基床表层级配碎石填筑施工工艺分析

1概述铁路基床表层是路基直接承受列车荷载的部分,它不但给轨道提供了一个坚实的基础,同时也对其下面的土路基提供保护,因此基床表层必须具备足够的强度和刚度,同时还要具备稳定性和耐久性。客运专线铁路基床表层要求采用级配碎石或级配砂砾石填筑,这在我国铁路建设中尚属首次,     

200km/h客货共线铁路红层泥岩基床填料动力特性研究

将红层泥岩用作客货共线铁路路基基床填料在国内还没有先例,红层泥岩是否能作为路基基床填料,其动强度和累积变形是否满足要求是关键因素之一.在遂渝线无砟轨道试验段对红层泥岩作为路堤本体填料可行性研究的基础上,本文进一步研究红层泥岩的动力学特性,研究红层泥岩用作达成铁路二线的路堤及路基基床底层填料的可行性.本文通过动三轴试验,得出在最佳含水率、一定压实度、不同围压条件下红层泥岩的动强度和累积变形等动力学特性,进而论证红层泥岩用作铁路路基特别是基床底层填料的可行性,为红层泥岩用作铁路基床填料提供重要的设计和计算参数.     

含60％长石全风化花岗岩工程特性研究

含60％长石风化花岗岩呈砾状,按照现有路基设计规范可以定为A组填料,故此可以作为Ⅰ级铁路基床表层填料,但施工过程中受外界因素影响其颗粒极易破碎,呈松散状态,动静力学特性变化复杂,工程特性劣化严重.从矿物成分,压实前后颗粒变化特征、含水情况对破碎程度的影响、压实特性,动、静三轴强度特性、现场填筑K30、孔隙率和Evd试验等方面进行了试验研究.研究结果表明,颗粒破碎前后填料组别可归为B组,静强度有一定的余地,临界动应力不能满足Ⅰ级铁路基床表层填料的要求,需要改良,同时给出了改良土的水泥掺量为3％ ～7％时的单轴抗压强度.     

水泥改良膨胀土重载铁路路基填料的可靠性研究

重载铁路路基相比普通铁路和高速铁路路基承受更大的动力荷载,对填料要求更为严格。新建蒙西至华中地区铁路煤运通道(简称蒙—华重载铁路)三荆段(三门峡—荆门)沿线分布大量膨胀土,拟采用水泥改良膨胀土作为该区段路基填料。鉴于目前中国尚无在膨胀土地区修建重载铁路的实践与案例,针对重载铁路水泥改良膨胀土路基填料可靠性研究相对偏弱。为此,首先结合室内动三轴试验,系统探索重载铁路基床底层及以下路堤结构范围内水泥掺量3%和5%改良膨胀土的临界动应力;然后借助现场试验测试路基实际动应力水平,对水泥掺量3%和5%改良膨胀土填料的可靠性进行评估。研究结果表明:基床底层水泥掺量5%改良膨胀土填料临界动应力范围148.8～233.1 kPa,大于该范围实测路基动应力水平71.45 kPa;基床底层以下路堤掺量3%改良膨胀土填料临界动应力范围142.5～249.7 kPa,大于该范围实测路基动应力水平25.25 kPa,说明水泥改良膨胀土用作蒙-华重载铁路路基填料动力可靠性满足要求。研究结果对探索重载铁路基床范围内动力水平及水泥掺量3%～5%改良膨胀土填料的可靠性评估具有重要理论意义。     

中德铁路路基填料分类对比研究

随着国家"一带一路"重大战略的提出,为了更好地在世界推广中国铁路技术标准规范,促进其他国家对中国标准的接受和认同。结合利比亚某铁路的路基设计,对德国铁路岩土分类标准、填料类型、填料填筑部位、路基填料的压实指标及标准等方面进行系统分析,同时与中国铁路标准进行相应的对比。研究认为,中德铁路岩土分类、填料分类的主要差别是统一分类法和粒度累积法的区别;路基基床结构主要是单层和多层的区别;而路基的压实指标及标准大致相当,这些差异和相同点对指导使用德国标准的海外铁路项目中路基填料设计具有重要意义。     

黄大铁路过渡段路基施工质量控制

基于新建黄(骅南)—大(家洼)铁路的工程地质情况,对过渡段路基采用C组土掺P.O 42.5普通硅酸盐水泥改良后填筑。从填料选择、施工工艺、过程控制、沉降观测、检测标准等方面探讨了过渡段路基施工质量的控制措施。通过改良土分段集中路拌解决了过渡段填筑质量受地域、土质等影响的问题。黄大铁路过渡段路基填筑施工质量良好,基床表层、基床底层及路堤本体的压实系数、地基系数均满足压实标准要求。     

客专铁路路基A、B组填料冻胀性浅析

研究目的:通过阐述路基土冻胀机理及影响因素,结合本段的填料情况,浅析路基基床底层用60 cm细粒含量除小于5%的碎石类土满足路基填筑冻胀要求外,细粒含量小于15%的是否也可以有效防止冻胀。研究结论:通过对路基冻胀的主要机理、影响因素以及路基A、B组填料冻胀性的试验,浅析了路基特定填料的冻胀特性,得出在路基基床底层用60 cm厚细粒含量小于15%的碎石类土填筑路基可有效防止冻胀的结论,但鉴于土的冻胀性影响因素相当复杂,各种研究成果具有局限性,填料冻胀性还需进一步修正和补充,从而使路基防冻胀填料和结构设计更加合理。     

高速铁路水泥改良钻渣路用性能研究

填料种类直接决定了高速铁路路基的工程造价,为了降低工程造价及减少环境污染,将钻孔灌注桩钻渣进行改良利用,并通过室内土工试验研究钻渣的水泥、石灰改良土的工程性质与改良效果。以沪苏湖高速铁路上海段为工程依托,采用钻孔灌注桩钻渣的水泥改良土作为路基填料,在泥浆状的钻渣中掺加2%石灰,压成钻渣泥饼,再采用4%水泥改良,试样7 d饱和无侧限抗压强度均大于460 kPa,满足高速重载铁路对路基填料的要求。之后选取路基试验段,研究现场填筑施工工艺,分析路基填筑施工关键控制参数、碾压组合以及施工质量评价指标,研究表明,水泥改良钻渣路基施工工艺简单、机械化程度高、质量易于控制。     

兰新第二双线戈壁土路基填料填筑试验研究

在兰新铁路第二双线某试验段分别采用重锤夯实、冲击碾压和重型碾压处理的地基上,进行以戈壁细圆砾土为填料的现场路基填筑压实试验研究.研究结果表明,采用戈壁细圆砾土作为填料时,填料的粒径应在6cm及以下,并采用取土场挖坑灌水渗透方法进行填料拌水施工;填筑的松铺系数为1.1,基床底层和基床以下路堤的虚铺厚度分别为35和40 cm,最优含水率为3％,最佳碾压方式为静压1遍、强振3遍、弱振2遍、再静压2遍;为加快路基压实质量的检测速度,建议现场检测压实质量以地基系数K30和压实度K或孔隙率n为主控指标,且基床以下路堤的孔隙率n≤23％,基床底层路堤的孔隙率n≤21％;用3种地基处理方法处理后的路基经堆载预压,其沉降稳定较快,工后沉降均满足铺设无砟轨道的设计标准.     

高铁有砟轨道软质岩路堑基床换填厚度分析

研究目的:软质岩路堑基床承载能力较低且易受环境影响,多采用优质填料换填处理,合理的换填厚度是保证基床具有良好服役性能的技术关键。因此本文以高速列车荷载引起的基床累积变形处于弱时间效应的缓慢稳定状态为控制目标,分析软质岩风化程度和抗软化能力对有砟轨道路堑基床换填厚度的影响规律,探讨高速铁路软质岩路堑基床结构合理的换填厚度。研究结论:(1)路基面承受的列车动力作用与轨道不平顺程度呈正相关性,服从正态分布模式;(2)软质岩路堑基床换填厚度随软质岩强度降低呈非线性增加趋势,受水影响程度中等的高铁有砟轨道软质岩路堑基床,在微风化下可按硬质岩处理,弱风化时仅需换填表层0.7 m,强或全风化条件则应加深换填至表层以下0.5～1.0 m;(3)建立的软质岩路堑基床换填厚度分析方法,对完善我国高速铁路基床结构设计技术及标准体系具有参考意义。     

400km·h^-1高速铁路无砟轨道基床结构及关键参数研究

为掌握列车荷载作用下路基应力概率分布特征,进行基于我国高速铁路无砟轨道不平顺谱条件下的车辆-线路耦合动力学计算;以路基累积变形效应区不超过基床范围为原则,分析基床厚度与基床以下路基性质的相互关系;结合模型试验获得的填料累积变形状态阈值,基于强度、变形、应变控制准则,进行400km·h^-1行车条件下的无砟轨道基床结构及关键参数研究。结果表明:路基面承受的列车荷载随轨面平顺性呈明显的随机变化特征,动力影响系数服从正态分布,轨道极端不平顺引起的最大动力影响系数为2.146,平均轨道谱下的常遇动力影响系数为1.491;路基累积变形效应区范围随填料强度降低而扩大,基床厚度为2.7m时,由低塑性土填筑的基床以下路基K30应大于等于100MPa·m^-1;以调控累积变形处于快速收敛状态为目标,提出基床表层采用0.7~0.3m厚级配碎石进行强化处理,K30大于等于190 MPa·m^-1,底层选用A,B组填料,相应K30控制值为130~150MPa·m^-1。