土工格室和土工网加固基床效果静态模型试验

分析了土工格室和土工网加固路基基床的主要机理,介绍了5组不同基床结构的静态原型尺寸模型试验,通过基床结构刚度K30值,应力和变形的测试,验证了土工格室和砂构成的基床垫层在改善基床应力分布,提高基床刚度,减少基床变形等方面的作用,并分析了其随有关因素变化的相关规律,而土工网和砂构成的基床垫层只能十分有限地改善基床的性能,两种材料的试验结果对比表明,与土工网垫层相比,土工格室垫层能够更有效地提高基床以及整个线路结构的刚度和强度。     

土工网格材料加固地基室内静态蠕变试验研究

利用轴对称荷载作用下的土工网格材料加固粘性土地基室内模型试验装置,对长期荷载作用下地基土的变形规律进行试验研究,分析了压实度、土工网格间填土厚度等与加筋土的蠕变变形之间的关系。     

土工格室在铁路软弱基床加固中的应用

为有效加固铁路软弱基床,保证列车安全运营,运用Marc软件对土工格室加固基床的工程性状开展了有限元分析,分别选择34cm×10cm、40cm×10cm、34cm×15cm和40cm×15cm(焊距×高度)4种规格的土工格室,应用平板载荷试验方法进行了土工格室加固的软弱基床承载力足尺模型试验,同时采用土工格室加固方法,对阳安铁路K241+450～550段的软弱基床进行了处治。结果表明土工格室可有效约束软弱基床的侧向位移和扩散应力,最大侧向位移可减少17%,最大竖向应力减少9.3%,且使应力分布更加均匀;加固后的基床承载力达180kPa以上,降低加固费用6%～12%;加固地段6a累计最大沉降为28mm,最小沉降为13mm,达到了加固铁路软弱基床的目的。     

不同垫层下管桩复合地基现场对比试验研究

为比较管桩+钢筋混凝土板复合地基、管桩+桩帽+土工格室复合地基、管桩+桩帽+土工格栅复合地基的受力和沉降控制效果,开展了3种复合地基处理深厚软土路基的现场试验,分析研究了不同垫层条件下管桩复合地基受力和变形规律,结果表明:路堤荷载作用下,桩顶和桩间土应力由路基中心向路肩、坡脚处逐渐减少,土工格栅垫层时桩土应力比为2.47~5.42,土工格室垫层加固桩土应力比为2.30~6.25;钢筋混凝土板垫层时桩土应力比为8.05~14.81;随着路基填土荷载的增大,土工格栅、土工格室拉力逐渐增大,路肩位置拉力最大,相同荷载作用下土工格室所受拉力大于土工格栅;3种复合地基加固措施中管桩+钢筋混凝土板对路基沉降的加固效果最好,稳定后地基面沉降分别为土工格栅和土工格室桩网复合地基地基面沉降的68.46%和72.56%.      

铁路路基动态特性的模型试验研究

本文分析了列车荷载作用下路基的特点，通过１：１的室内模型试验研究了路基的动应力、永久变形、弹性变形和加速度随列车苛功的重复作用次数、轴重及运行速度的变化规律，同时提出了改善路基的动态特性的一些措施。     

土工格栅、格室加筋砂垫层大模型试验及抗变形能力分析

对土工格栅及土工格室加筋砂垫层处理松软地基进行了室内大模型试验,对其抗变形能力进行了较为详尽的试验及理论分析。试验结果表明,加筋垫层能够有效分散荷载,显著提高地基K30值,使地基下沉减少40%左右     

土与土工格室相互作用的试验研究

采用大尺寸拉拔模型研究土工格室与填料之间的相互作用,探讨了土工格室高度、填料性质等因素对拉拔性能的影响,并建立了拉拔力与变形以及上层覆压的关系;采用承载板试验研究了土工格室加筋土体的承载力性能。     

三轴重复荷载作用下AC-13沥青混合料永久变形试验分析

采用半正弦波间歇荷载,使用MTS(Material Test Systerm)材料试验机对AC-13沥青混合料进行三轴重复荷载蠕变试验,研究试验温度和应力水平对沥青混合料永久变形特性的影响,得到了AC-13沥青混合料在不同温度和不同应力水平下的永久变形规律,对永久应变与荷载作用次数、应力水平和温度的关系进行非线性回归分析,提出来能够全面反映沥青混合料永久变形特性的模型,并绘制了不同温度下的三维图形,直观全面地反映沥青混合料变形的特性。     

列车荷载作用下地基动力及沉降特性分析

为分析列车荷载作用下的地基动力及沉降特性,建立了轨道-路堤-地基在列车荷载作用下的动力耦合分析数值模型,考虑列车速度、路堤高度和基床刚度的影响,研究了列车荷载作用下的地基动应力分布及地表沉降特性,并对不同地基加固形式的加固效果进行了探讨。研究结果表明:列车荷载作用下地基动应力沿水平方向和地基深度迅速减小;地基竖向动应力和地基沉降随列车速度的增大而增大,随路堤高度和基床刚度的增大而减小,路堤高度不宜小于2 m;地基沉降随加固深度和加固区刚度增大而减小,列车速度越高,影响越明显,最佳地基加固深度为3 m。     

无砟轨道路基基床的动态特性

为了研究路基变形模量及反力系数在弹性领域内的非线性特性,应用无砟轨道路基基床模型和现场试验,分析了在分级静载和分级循环加载条件下,降雨前、后基床的静态、动态特性.研究结果表明:无论是静态响应还是动态响应,在基床横断面方向上均呈马鞍形分布,混凝土基础板轨下位置响应最大,中线处和端部响应较小;在基床表层范围内,动态响应最为强烈,随深度的增加,在基床表层范围内衰减较快,在基床底层范围内衰减较慢;与降雨前相比,降雨后静应力的最大增量为12%左右、动应力的最大增量为3%左右、加速度的最大增量为35%、动位移的最大增量为13%左右,因此应充分重视路基的防排水措施.     

应用土工格室处治路基不均匀沉降

在分析路基不均匀沉降成因的基础上,通过对现有的路基不均匀沉降处治措施的分析与评价,提出了土工格室处治路基不均匀沉降的方法。通过对土工格室处治路基不均匀沉降的机理分析及实体工程研究,表明土工格室复合体限制了周围土体的侧向变形,减小了路堤本身的压缩变形,是处治路基不均匀沉降的一种有效方法。     

考虑时间间歇效应的粉土动力特性

列车荷载是揭示路基真实动力响应特性的前提，以往的动三轴试验将列车荷载视为连续动荷载，忽略了追踪列车间隔时间对路基土体动力特性的影响. 利用室内动三轴仪对粉土开展了连续加载和间歇加载（连续加载与间歇交替循环）的动三轴试验，分析了两种加载方式下粉土超孔隙水压力、回弹模量、累积塑性应变等的发展规律. 研究结果表明:持续动荷载作用下累积的超孔隙水压力在间歇阶段会发生消散，轴向应变在间歇阶段得到一定程度恢复，进而提高了试样抵抗变形的能力；室内动三轴试验忽略间歇效应将高估列车动荷载作用下试样超孔压和塑性应变的累积量及发生破坏的可能性；间歇加载下试样的永久变形行为可依据安定理论划分为塑性安定、塑性蠕变和增量破坏.      

高速铁路路基结构空间时变系统耦合动力分析

考虑高速线路的实际工况,建立了包括轨道结构和车辆的路基结构空间时变动力系统分析模型.将线路结构及车辆离散为不同的单元,采用能量原理导出了系统动力方程,进一步建立了系统动力矩阵.作为模型的验证,对连续谐波不平顺条件下系统动力响应进行了分析,得出了车辆走行过程中的车体加速度、动轮载以及基床动应力、基床动变形等动态响应结果.计算结果表明,本文中的计算模型是合理的.     

重载铁路水泥改良膨胀土工程特性与路用性能

为了探究重载铁路水泥改良膨胀土路基填料的工程特性及路用性能，采用室内动三轴试验、微观结构试验、路基原位动力试验相结合的方法，揭示了膨胀土掺入水泥3%～5%改良前后静态指标与动态指标的变化特征，分析了水泥掺量5%和3%改良膨胀土分别用作重载铁路基床底层及以下路堤填料建设期的工作性能，评估了服役期列车动载作用下路基的动力稳定性. 研究结果表明:膨胀土掺入3%～5%水泥改良后，强度提高同时胀缩性显著降低，水稳定性提高3～4倍；相比重塑素膨胀土，水泥掺量3%～5%改良膨胀土临界动应力提高5～6倍；检测路基压密程度与强度指标满足规范且有较大富裕，监测路基中线地基沉降在铺轨前处于稳定状态；原位动力测试表明列车动载作用下路基的动应力沿深度逐渐衰减，在基床表层与基床底层范围内最大衰减量分别可达40%和80%以上，动应力影响深度是基床设计厚度的1.4～1.8倍，动应力影响深度范围内路基的动应力值远小于同位置填料的临界动应力，运营期路基动力稳定性满足安全服役要求. 研究成果能够为重载铁路水泥改良膨胀土路基精细化建设养修提供理论参考.      

弹射冲击荷载下重载铁路路基动位移空间分布特征

为研究军用重载铁路路基动响应空间分布特征,通过高度非线性分析程序ANSYS/LS-DYNA3D建立了重载铁路轨道-路基-地基三维显式动力分析模型,并引入三维一致黏弹性人工边界;采用梯形冲击荷载模拟弹射冲击,探讨了不同幅值(150～600 kN)的弹射冲击荷载作用时重载铁路路基系统动位移的空间分布特征,通过Boussinesq弹性理论与林绣贤多层系统当量理论验证了数值模型的可靠性. 结果分析表明:当作用在轨道上的弹射荷载开始进入卸载状态时,路基系统的竖向动位移达到最大值;结束卸载时,道床顶面存在一定量的残余变形,且残余变形随荷载幅值增长呈线性增长,增长速率约为0.60 × 10?2 mm/kN;在不同荷载幅值下路基动位移沿线路横、纵向均呈对称分布,动位移沿竖向近似呈直线型衰减,且衰减速率随着荷载幅值的增加而增大;荷载幅值越大,路基动位移的轮对效应及道床和基床对钢轨动力的分担作用均越来越显著;路基的动位移峰值与荷载幅值大致呈线性关系,道床顶面的动位移峰值随荷载幅值增长最快,增长速率约为1.27 × 10?2 mm/kN,基床表层与基床底层次之,增长速率分别约为1.23 × 10?2、1.20 × 10?2 mm/kN,路基本体增长最慢,增长速率约为1.10 × 10?2 mm/kN.      

基于三维数值模拟的铁路路基动力特性分析

为探讨列车轴重和运行速度对土质路基动力特性的影响,用ANSYS与FLAC3D软件对有砟轨道-路基系统进行了三维动力数值模拟,在模拟过程中,利用滞后阻尼实现了土体在循环动荷载下的非线性特性.用该方法对达成线循环加载试验段的路基进行建模计算,所得路基动应力与现场实测数据有很好的一致性.在荷载振动频率与客车运行速度的转换过程中,取相邻车厢两个转向架的间距为相邻两个动应力波峰之间的距离,在此基础上,探讨了客车运行速度对土质路基动力性质的影响.研究表明:列车轴重和运行速度对路基表面动应力影响较大,随着轴重的增加和速度的提高,路基表面动应力呈马鞍形分布的趋势愈加明显;动应力沿路基深度的衰减规律受车速的影响很小,不同车速下的动应力在基床表层内都衰减了42%~46%,再经过基床底层的扩散,衰减值达79%~82%.      

循环荷载作用下路基土体塑性变形研究

在分析岩土体在重复荷载作用下永久变形产生和发展的规律,以及对常用重复荷载作用下土体永久变形计算方法的基础上,采用单元强度随机生成的有限元方法对重复荷载下岩土体永久变形规律进行了数值仿真,得出以下主要结论:采用单元强度随机生成的有限元方法模拟方法能够较好的表现土体永久变形的基本规律,路基岩土材料的强度变异性是土体在重复荷载下累积变形表现与其他材料差别的主要因素;红层软岩路堤在不同大小的车辆荷载作用下塑性累积变形逐渐发展;当汽车荷载较小,路基在车辆荷载作用下的变形可以稳定。当荷载较大,则沉降渐进发展而且不能稳定,会出现路基土体移动,路基脱空等病害。     

土工格室在太古公路路基不均匀沉降病害处治中的应用

在分析土工格室处治路基不均匀沉降机理的基础上,介绍了应用土工格室柔性结构处治太古公路 半填半挖路段不均匀沉降病害的工程实践.现场检测和长期观测结果表明:采用土工格室加固后的路基回弹模量提高一倍以上,填挖交界处路基沉降无突变,呈平缓过渡形式,最大工后沉降仅18mm,说明该方法能有效地控制路基不均匀沉降,处治效果较好.     

Permanent Deformation of Highway Subgrade Soils

Based on a comprehensive review of the literature and preliminary testing performed on a subgrade soil, a testing methodology for repeated load testing was established. This testing protocol was verified using data from subgrade soil. The successful application of this testing protocol on the two subgrade soils proves that it can provide consistent, reliable results. A power model was used to fit the accumulated axial strain over load repetitions with the first hundred cycles excluded from the data set. A number of factors influencing the accumulation of permanent deformation were investigated. The results indicate that confining pressure, load frequency and density are relatively minor contributors to deformation accumulation. Moisture content, deviator stress and first cycle freeze-thaw are major factors governing permanent deformation. The effects of stress history resulting from staged loading are dependent upon the level of applied deviator stress. The interpretation of the rich and consistent deformation data derived from this testing protocol provide valuable insights for transportation engineers relative to the design, construction, operation and maintenance strategy of highway subgrades as well as railway roadbeds.