细粒含量对粉砂固结压缩特性影响的试验研究

研究目的:基于细粒含量对不同状态客专粉砂地基固结压缩特性影响研究的不足,依托新建通辽至京沈高铁新民北站铁路工程,对处于松散、中密和密实状态的粉砂分别掺配5%、15%、30%和40%的细粒含量,开展不同细粒含量对粉砂固结压缩特性影响的T90试验研究,揭示不同细粒含量对不同状态粉砂土体的孔隙比、固结系数、压缩模量、固结压缩历程的影响规律,以及应力-应变关系发生、发展规律。研究结论:(1)随着细粒含量的增加,松散粉砂的孔隙比和固结系数逐渐减小,而压缩模量随之增加,在达到FC15后,变化速度较为显著;中密和密实状态粉砂的孔隙比和固结系数发展规律存在较明显的转折点,即起初阶段是逐渐变小的,但当达到FC30后,其随细粒含量增加而增大,而压缩模量则持续地降低;(2)利用对数函数和双曲线函数分别对不同细粒含量不同状态粉砂的变形随时间发展规律及应力-应变关系进行拟合分析,得到了较为可靠的统一表达式;(3)运用计算机模型试验进一步验证了细粒含量对客专粉砂固结压缩特性的影响规律的真实性与可靠性;(4)本研究成果可应用于类似客专路基工程粉砂地基处理的设计与施工。     

蒙辽客运专线粉砂地基固结压缩特性的三轴试验研究

依托新建通辽至京沈高铁新民北站铁路路基工程,对细颗粒含量分别为10%、15%、30%和40%的中密状态粉砂开展一系列室内固结不排水三轴试验研究,通过试验研究不同细颗粒含量粉砂在不同围压条件下的应力-应变关系、孔隙水压力的涨消发展模型及初始剪切模量的发展规律,揭示细颗粒含量和围压对中密状态粉砂应力-应变关系、孔压演化特性及初始剪切模量的影响规律。结果表明:空间应力状态下的不同细颗粒含量中密粉砂的应力-应变关系曲线以硬化型为主,符合增长型双曲线模式,且随着围压的增加,应力-应变关系曲线呈现强硬化状态,随着细颗粒含量的增加,应力-应变关系曲线呈现弱硬化状态。孔隙水压力的变化表现为随剪切的发展先经过一段上升过程,达到峰值后又开始下降,且随着细颗粒含量的增加,围压的增大,孔压的峰值越高,孔压消散速度降低,剪切完成后的残余孔压越大。初始剪切模量与围压呈正相关,即随着围压的增大而增大。同时,运用ABAQUS有限元程序建立计算机模型模拟试验,进一步验证上述分析结果的真实性与可靠性。     

高铁沿线地下水位动态变化引发的成层弱透水层固结研究

采用Laplace变换和传递矩阵法推导高铁沿线地下水位动态变化引发的成层弱透水层固结变形的解析解,通过与ABAQUS数值计算结果对比验证解析解的正确性。利用解析解对某高速铁路沿线成层弱透水层的固结性状进行研究,计算地下水位动态变化下土层的固结变形量、变形速率和超静孔隙水压力随时间的变化,并分析土层压缩模量和渗透系数对土层固结变形的影响。研究结果表明:随着地下水位降低,土层中孔隙水压力逐渐降低,土层固结变形量和变形速率逐渐增加;当地下水位保持稳定后,土层固结变形速率逐渐降低,但土层仍持续较长时间的固结过程;土层压缩模量越大,土层系统总沉降量和沉降速率越小;土层渗透系数越大,土层总沉降量越大,水位稳定后土层系统完成固结的时间越短。     

高铁CFG桩—筏复合地基固结解析解及特性

考虑桩—土在刚度、渗透性等方面的差异,建立端承型CFG桩—筏复合地基轴对称固结模型,推导桩间土的固结方程,并给出"单级等速加载"情况下固结方程的解析解;应用该解析解结合工程实例进一步研究置换率、桩—土压缩模量比、加荷速率地基设计参数对固结特性的影响.结果表明:桩的作用增大复合地基等价固结系数,固结速率随置换率、桩—土压...     

哈齐客专基床粗粒土填料击实特性研究

以哈齐客专基床粗颗粒填料为研究对象,采用表面振动击实仪研究了不同细颗粒含量条件下该填料的击实特性,探索了细颗粒含量对该粗粒土填料最大干密度及最优含水率的影响规律。结果表明,该填料的击实特征曲线中,细颗粒含量小于9%时表现为明显的双峰值规律;细颗粒含量大于9%时表现为单峰值规律。随细颗粒含量的增大,最大干密度呈现先增大后减小的规律,细颗粒含量为9%时取得最大值2.42 g/cm~3;最优含水率随细粒土含量的增加而增大,但增长速率逐渐变小。     

半解析半数值法层状地基上高承台桩基础沉降的计算

用半解析半数值方法计算层状地基上高承台桩基础沉降的难点在于求解地基基本解（荷载和位移之间的关系）及实现其数值计算。地基基本解有2种分析模型：一种是求解土的基本解,然后将其代入基础的有限元控制方程,这种模型得到的地基柔度矩阵很大,数值计算存在困难;另一种是将土和桩视作地基,用基本解表示,它由轴对称有限元法按照桩帽模型和圆筒模型考虑群桩效应求得,然后将地基基本解代入墩台的有限元控制方程并求解,即可得到高承台桩基础的沉降,这种模型得到的地基柔度矩阵元素相当少,适合数值计算。基于轴对称有限元法的半解析半数值方法,无需繁琐的公式推导,极大地减少工作量,计算效率高。算例结果表明,该分析方法和三维有限元法在分析桩的沉降时结果符合很好。     

非饱和土地基沉降计算参数试验研究

研究目的:提出非饱和土地基沉降计算参数确定的有效试验方法,可使地基沉降计算参数选择更加合理,对于以地基沉降为主要控制因素的高速铁路客运专线建设具有重要意义.研究结论:针对胶济客专非饱和粉质黏土、粉土开展了室内固结试验及多种现场原位试验,经过综合分析得出:胶济客专非饱和粉质黏土、粉土饱和度一般在46％ ～ 80％之间;建议采用室内固结试验、静力触探试验及标贯试验综合确定非饱和粉质黏土、粉土沉降计算压缩模量参数;可按《建筑地基基础设计规范》计算当量模量对应的经验系数进行计算沉降修正.     

基于传递矩阵法的重载铁路路基基床应力及变形分析方法研究

目前现行规范对层状体系的铁路路基基床结构的应力应变计算采用等效厚度法,按Boussinesq公式进行计算,等效厚度法采用Odemark模量与厚度当量假定,将路基上不同模量的厚度土层折算成与路基下部填料同模量的等效层厚,该方法并没有很好反映不同土层材料性质之间的差异,对高模量的道砟层、基床表层、基床底层在路基应力场分布中的作用,缺乏严密的理论依据。针对重载铁路路基4层结构体系,采用基于传递矩阵的层状理论分析方法针对其不同深度处的应力变形求解。通过均质土层的计算结果与Boussinesq公式的理论结果的比较,验证了传递矩阵法及其计算程序可行性,最后为了进一步说明该方法的合理性,对比有限元和传递矩阵法的计算结果,结果表明,二者吻合较好。     

地铁隧道施工引起邻近埋地管道位移计算的传递矩阵法

考虑管道埋深对地基基床反力模量的影响并修正Winkler地基模型,采用两阶段分析法,分别对地层沉降函数和管道变形函数进行傅里叶级数展开,推导地层沉降与管道变形的力学关系,定义位移传递矩阵,提出基于地层沉降的管道位移预测公式,实现了隧道施工扰动诱发邻近埋地管道位移的简化求解。与直接解析、有限元差分及数值模拟等方法相比,位移传递矩阵法更加清晰地揭示了管道位移与地层位移间的传递关系,简化了管道位移的求解过程。将本文提出的理论方法与现场实测和模型试验进行对比分析,结果显示本文方法与对比数据符合度良好;同时对影响管道位移的相关参数进行分析,建立了综合考虑多种影响因素的最大埋地管道位移预测公式。     

严寒地区客运专线路基冻胀控制与施工技术

结合地处严寒地区哈齐客专路基施工实践,分析严寒地区路基冻胀原因及影响因素,介绍了通过改良填料特性,设置筏板、保温护道、沥青封闭等技术措施,施工中严格控制填料细颗粒含量、含水量等关键点,并利用冬期进行堆载预压,较好地解决了严寒地区冻胀对路基的不良影响,可为同类工程提供借鉴。     

客运专线铁路砂桩处理软基沉降分析

客运专线铁路建设对路基工后沉降的要求十分严格,以京沪客运专线铁路昆山试验段的测试数据为依据,在分析砂桩处理软基方案合理性的基础上,总结了路基预压沉降测试数据的变化规律,并采用双曲线法进行了地基预压期间的沉降预测,基于预测结果,分别获取了该试验段一般路段与路桥过渡段的堆载预压相关设计参数,推测出满足工后沉降要求时控制预压期地基沉降速率的相关参数。     

铁路客运专线地质勘察问题探讨

研究目的：随着客运专线技术标准的提高，要求更深入地研究地基变形问题，加强地质勘察工作，不断提高地质勘察水平。 研究方法：从客运专线与Ⅰ级铁路的技术标准出发，分析研究客运专线的变形要求和地质勘察的特点，论述提高地质勘察精度的必要性和采空区岩体移动角的取值，并讨论松软土的定名。 研究结果：在Ⅰ级铁路地质勘察要求的基础上，客运专线地质勘察应加深加密勘探孔，做好综合分析和沉降观测，针对采空区岩层移动角的选择提出了新认识，分析了定名松软土的不利因素。 研究结论：客运专线技术标准的提高，需要认真考虑地基土的变形问题，应充分分析区域地质条件，重视现场沉降观测。客运专线的采空区岩层移动角应选用更小的角度或者比较安全的边界角；对于土体分类不应增加松软土的定名。     

确定地基土先期固结压力Pc试验方法的对比研究

研究目的:通过2种试验方法的对比和综合分析,提出用非标准固结试验方法测定先期固结压力的修正方法,提高了试验的生产效率,与铁路客运专线勘察设计工期要求相适应。研究方法:通过对标准和快速固结试验结果分析对比,确定次固结修正法和K值修正法的修正方法,对修正后的结果与标准试验结果进行了误差分析,根据数理统计学原理进行检验分析。研究结果:对比试验数据表明,12 h快速固结试验经两种方法修正后,以95%置信度与标准固结试验所得结果无显著差异,试验工期由9 d可缩短为5 d。研究结论:对比试验研究提高了试验效率,缩短了试验工期,其结果已经纳入了《铁路工程土工试验规程》(TB 10102—2004),并被铁路勘察设计系统应用于铁路客运专线工程的土工试验中,有效地缓解了地质勘察设计的工期压力。     

"预沉降法"的可行性分析

研究目的:针对客运专线无砟轨道路基沉降控制工程面临的新问题,探讨“预沉降法“的可行性。研究结果:该工法可减少工后沉降和不均匀沉降,满足无砟轨道铁路路基沉降变形控制的要求,且可达到过渡段路基工后“零沉降“的目标。     

客运专线土工格室复合基床的试验研究

研究目的:在列车荷载的重复作用下,基床结构永久变形是轨道结构几何尺寸恶化的重要因素之一。采用土工格室复合基床结构可以强化基床表层强度和刚度,以满足特殊路段基床结构的需要。研究方法:本文介绍了适用于客运专线的土工格室复合基床结构的4组动态模型试验。试验在室内填筑了宽7m、长4m、高1．05-1．55m的路基基床模型,采用5 Hz、20-140kN动荷载模拟列车荷载,每组重复加载150万次以反映列车对路基基床的重复荷载作用。为验证室内试验结果,在秦沈线进行了现场动态试验。试验结果表明, 土工格室可均化基床、路基的动静应力分布,明显降低基床和路基的弹性和永久变形,减少运营维修养护工作量,且格室越高效果越好。研究结论:通过与现场试验结果对比,30 cm厚的土工格室复合基床表层基本能够满足客运专线对基床刚度和变形控制的要求。     

旅客列车开行方案的双层规划模型和算法

在既有旅客列车开行方案研究的基础上,基于客运专线和高速铁路建设路网发展规划,分析旅客列车开行方案的相关费用和优化目标,均衡考虑企业利益和旅客需求,将列车开行方案与旅客换乘方案结合起来,以客流在铁路换乘网络上的分配作为下层规划,建立旅客列车开行方案优化的双层规划模型。通过抽象归纳制定开行方案的经验,将开行方案优化与客运径路确定、旅客列车换乘网络设计、旅客换乘的客流分配、旅客列车停站优化、旅客列车开行方案的评价指标分析等相关子问题结合起来,设计基于模拟退火算法求解的优化算法。根据优化模型和求解算法,开发铁路旅客列车开行方案优化系统,对某客运专线的开行方案实例进行测算,结果表明,该系统具有良好的优化质量和运算效率。     

围海吹填地段淤泥质地基真空联合堆载预压施工技术

吹填淤泥填海造陆技术在环境保护和经济效益上均具有巨大的优势,目前已被广泛应用于沿海地区的填海造陆工程中,而吹填淤泥土地基加固又是当前制约围海造陆工程建设的关键性技术难题之一。珠海高栏港铁路工程建设中,采用真空联合堆载预压法进行软基处理。分析了真空联合堆载预压法处理软基原理,阐述了真空联合堆载预压施工工艺及质量控制措施。实践证明,该技术特别适合处理分布有深厚淤泥和淤泥质土层的软土地基,能快速有效地加固这类地基。     

无碴轨道涵洞地基加固及沉降控制

研究目的:在客运专线无碴轨道的设计中,探讨涵洞的地基加固处理方法沉降控制的要求。研究方法:分析涵洞工后沉降的组成,考虑路基沉降与线路不平顺发展的维修能力,以及根据前期建设投资与后期养护费用的经济比较,得出比较合理的无碴轨道涵洞工后沉降量的范围。研究结果:通过系统的分析比较,涵洞地基加固处理常用两类方法:一是排水固结法,二是复合地基法。涵洞位于不同的地基土和不同的加固处理方法应选择合适的计算理论进行相应的沉降计算。研究结论:因为沉降计算理论具有一定的局限性,工后沉降的预测应以施工中的沉降观测为主,根据实测数据进行理论分析、修正计算、预测工后沉降量。     

铁路客运专线900t箱梁提运架设备研究

研究目的:客运专线建设目前已成为我国铁路发展的大趋势,而实现900t箱梁的吊装、运输和架设的提梁机、运梁机和架桥机则是客运专线建设中至关重要的施工装备,是决定客运专线能否如期建成的关键因素之一,因此对其进行研究,以配合实际施工。研究结果:成功研制提梁机、运梁车和架桥机,并在铁路客运专线建设中达到广泛应用。对设备选型应重点考量的问题、设备的应用和管理也获得了一定成果。