客运专线基床表层级配碎石冻胀影响因素的试验研究

通过室内冻胀试验,研究含水率、孔隙率和细粒含量对级配碎石冻胀的影响规律,并运用偏相关方法对影响因素与冻胀率之间进行相关性分析。研究结果表明:级配碎石的冻胀率随着含水率和细粒含量的增大而增大,而其冻胀率随着孔隙率的增大而逐渐减小;随着含水率、孔隙率和细粒含量的增大,试样的冻胀率的变化率均呈现减小的趋势;含水率为影响级配碎石冻胀的主导因素,并提出控制级配碎石的含水率<4%的指标,其冻胀量满足要求。含水率、孔隙率和细粒含量对级配碎石的冻胀影响均在0.01(双侧)水平上显著相关,在实际分析时,应综合考虑3种因素对其冻胀的影响。     

高速铁路路基粗粒土填料动静力力学特性试验研究

考虑细粒含量和含水率的影响,开展高速铁路路基粗粒土的动静力力学特性试验,分析不同静荷载和围压作用下粗粒土填料的变形和强度演化特征,研究循环动荷载作用下粗粒土的动应力-动应变特性及累积塑性变形特征.研究结果表明,含水率较高时,细粒含量、围压等因素对粗粒土强度影响不明显,含水率较低时,细粒含量10％的粗粒土配比效果最优;动...     

基于X-CT扫描成像技术的级配碎石冻结状态细观研究

以高速铁路基床表层级配碎石为研究对象,基于X-CT扫描成像技术进行级配碎石冻结状态细观研究。利用X-CT扫描技术结合图像处理技术重构冻结状态下的三维级配碎石试样模型。通过断层扫描图像的灰度识别技术,辨识出级配碎石中不同组分的灰度范围,进而获取级配碎石颗粒、冰晶和孔隙的分布特征。不同饱水度和细颗粒含量级配碎石冻结状态的X-CT扫描分析结果表明:冰晶主要聚集在试样的孔隙和粗、细颗粒交界处;冰晶含量随饱水度增加而增加,孔隙率随细颗粒含量的增加而减少;级配碎石冻胀有别于传统细粒土冻胀,主要在细颗粒聚集区发生水分微迁移,推动粗颗粒旋转、错动,使其偏离原来的位置,引发冻胀。     

反压成型高聚物注浆材料膨胀特性及其固结体力学性能研究

为深入研究用于高速铁路无砟轨道结构沉降修复的高聚物注浆抬升技术,模拟无砟轨道结构抬升时的重力反压作用,研究反压成型高聚物注浆材料的膨胀特性及其固结体的力学性能,并利用扫描电子显微镜分析固结体的泡孔结构。结果表明:在反压成型条件下,高聚物注浆材料在起发时间以前(0~10s)的膨胀力基本为零,在起发至表干时间(10~20s)其膨胀力迅速增大,在表干时间之后(20s以后)其膨胀力基本趋于稳定;随着高聚物注浆量的增加,高聚物注浆材料的膨胀力增大、其固结体的密度增加、泡孔占有的体积减少、固结体的压缩强度和弹性模量呈线性增长;通过调整高聚物注浆材料的注入量,可以为不同约束阻力的无砟轨道结构提供足够的抬升力;服役中反压成型高聚物注浆材料固结体的受力处于弹性阶段,且固结体的弹性模量与基床表层级配碎石的弹性模量相当,可与级配碎石协同受力。     

哈大高铁路基用掺水泥级配碎石冻胀特性试验研究

哈大高铁纵贯我国季节性冻土广泛分布的东北地区,该地区冬夏季温差大,冻胀问题突出,处理不当易造成路基和轨道变形,从而影响高铁的运营安全。哈大高铁路桥、路涵过渡段采用级配碎石掺水泥进行填筑,为了解级配碎石中细粒含量和水泥掺量对其冻胀特性的影响,对掺水泥级配碎石的冻胀特性进行了试验研究。结果表明:不掺水泥级配碎石冻胀率可达1.00%~1.65%,而5%以上水泥掺量级配碎石硬化后基本消除了细粒土冻胀敏感性,冻胀率0.2%;在50次冻融循环作用下,掺水泥级配碎石有被冻坏可能,表层冻裂但并未成粉状,冻胀率也没有显著增大。     

循环荷载下级配碎石填料累积塑性应变及破坏规律研究

级配碎石作为重载铁路路基基床的核心填料,在大轴重列车循环荷载作用下的动力稳定性对于整个路基结构的服役性能至关重要。为探究循环荷载作用下级配碎石填料的累积塑性应变演变特征及破坏规律,以不同细粒含量的级配碎石为研究对象,开展一系列不同应力水平下的大型动三轴试验。试验揭示了细粒含量、围压、动应力幅值对该填料累积塑性应变及临界动应力的影响机制,并基于试验结果,提出不同深度级配碎石填料考虑细颗粒含量参数的临界动应力计算公式,明确了式中各参数的物理意义。研究成果有助于预测重载列车动力荷载作用下基床土体的变形,并对评价既有线路开行大轴重列车的适用性提供参考。     

铁路路基填料分类深化研究

根据泰波最大干密度理论和粒子干涉理论,分析不均匀系数取值范围及其对孔隙率的影响,提出颗粒级配的改进方案:当不均匀系数大于或等于10且曲率系数为1～3时,定义填料的颗粒级配为良好级配;当不均匀系数大于或等于10且曲率系数小于1或大于3时,定义填料的颗粒级配为间断级配;当不均匀系数小于10时,定义填料的颗粒级配为均匀级配。通过对影响填料工程性能因素的分析,并结合工程实践,提出填料分类分组的建议方案:在巨粒土和粗粒土中,细粒含量按5%,15%和30%分界;将细粒含量大于或等于15%的巨粒土和粗粒土划分为粉土块石、黏土块石、多粉土块石和多黏土块石等;对于细粒土,在粗粒含量大于或等于30%的条件下,将砾石含量大于或等于25%的细粒土定义为含砾液限土,否则定义为含砂液限土;巨粒土和粗粒土母岩的饱水抗压强度应大于或等于20MPa;在砾石类土划分中增加5mm粒组界限。     

煤矸石路基填料强度与变形特性研究

煤矸石作为高速公路路基填料已得到广泛应用,但对煤矸石的研究远落后于工程实践.根据Talbot推广的级配控制方程,采用人工级配的方法,通过大型三轴试验研究煤矸石路基填料在不同围压、不同级配和不同压实度下的强度及变形特性.试验结果表明:煤矸石路基填料的轴向应变均随轴向应力的增加而增加,应力-应变曲线无明显峰值,属于应变硬化型;当围压不变时,随着A值即粗颗粒含量的增加,相同轴向应变下的轴向应力呈先增后减的趋势变化;压实度达93％以后,继续提高压实度对试样强度增长作用效果不明显;煤矸石应力-应变曲线可以用邓肯-张双曲线本构模型拟合,并获得了双曲线本构模型的具体参数.     

细粒含量对细砂土击实特性的影响试验研究

选取辽河流域海相沉积细砂进行掺配低液限粉土的细砂土重型击实试验,分析细粒含量对细砂土击实特性的影响规律。试验结果表明:细砂土存在随细粒含量增加而逐渐退化的干压实特性,其击实曲线分为细粒含量较低时呈现出干燥状态最密实的干优型、较高时为上凸单峰状湿优型、居中时则为"∽"状双优过渡型这3类;根据细砂土的击实特性,提出细砂土填料分类标准建议,即细粒含量≤10%为细砂、10%～30%为含细粒土细砂、大于30%为细粒土质细砂。     

粗颗粒土击实特性试验研究

以优良路基填料级配碎石和细圆砾土为研究对象,通过自行改装的表面振动击实仪测定了粗颗粒土在干法、湿法以及在35 Hz和45 Hz击实频率条件下,不同击实振幅下的干密度,分析了干湿条件下粗颗粒土最大干密度随击实频率、击实振幅的变化规律。结果表明,采用湿法得到的最大干密度高于干法;存在一个最优的击实振幅,级配碎石最优击实振幅为1.4～1.6 mm,细圆砾土最优击实振幅为1.0～1.2 mm。小于最优振幅时,随振幅的增加,干密度增大;大于该振幅时,随振幅的增加,干密度反而减小。