击实频率对粗粒土干密度的影响研究

以哈齐客运专线路基填料和京石客运专线路基填料为研究对象,通过表面振动击实仪和振动台测定了粗颗粒土在不同击实频率时的干密度,分析了粗颗粒土最大干密度随击实频率的变化规律。试验结果表明:表面振动击实仪法的卓越频率区间为45~55 Hz,振动台法卓越频率区间为40~60 Hz;小于卓越频率时,随频率的增加干密度增大,大于卓越频率时,随频率的增加干密度反而减小。研究结果可为合理设计施工现场的振动压实机械提供依据。     

铁路路基戈壁土填料级配及压实特性分析

通过对新疆戈壁地区某铁路路基试验段各工点填料的颗粒分析试验、重型击实试验、振动击实试验以及现场的压实质量K30检测,分析戈壁粗粒土的颗粒组成、颗粒级配、粗颗粒含量及细颗粒含量对压实效果的影响。分析表明:新疆戈壁地区填料主要为不均匀级配不连续土,大部分属于B组填料,且由东向西由细变粗,属于缺级粗粒土,填料中1～2 mm粒径含量相对偏少,是造成填料级配不良的因素之一;填料中粗颗粒含量及细粒含量对最大干密度的影响显著,且存在着良好的线性关系。运用多元线性回归,建立了填料的颗粒级配特征粒径与最大干密度的回归方程。各工点现场K30检测结果分析表明,当填料的级配处在泰勒理想级配范围内,填料中粗颗粒含量在60%～70%左右时,压实效果良好。     

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。     

高速铁路路基B组填料振动压实参数优化室内试验研究

目前,高速铁路路基通常采用振动压实方式进行填筑,然而针对粗粒土填料振动压实参数选择的研究较少,且未考虑颗粒破碎影响.为研究高速铁路B组填料粗粒土在振动压路机作用的振动参数特性,进行室内振动压实试验,分析振动频率、激振荷载、振动次数对B组填料粗粒土压实特性的影响.研究结果表明:填料的干密度随着振动频率的增加而增加,随振动次数的增加呈迅速增长-缓慢增长-平稳增长3个阶段,随激振荷载的增加干密度存在一包络区域,发现选取填料最优振动参数时需同时满足2个条件即频率为最优振动频率且激振荷载大于第2临界荷载(CL2),并最终确定填料的最优振动参数为振动频率f∈[25 Hz,30 Hz],振动次数n∈[2500,5000]且激振荷载Ps大于110 kPa;振动压实作用下颗粒破碎主要以研磨破碎为主,颗粒破碎率随振动频率的增加而增大,并在最优频率区间时破碎率出现最大值.研究成果可为高速铁路路基填筑作业提供参考.     

高速铁路路基B组填料振动压实参数优化室内试验研究

目前,高速铁路路基通常采用振动压实方式进行填筑,然而针对粗粒土填料振动压实参数选择的研究较少,且未考虑颗粒破碎影响.为研究高速铁路B组填料粗粒土在振动压路机作用的振动参数特性,进行室内振动压实试验,分析振动频率、激振荷载、振动次数对B组填料粗粒土压实特性的影响.研究结果表明:填料的干密度随着振动频率的增加而增加,随振动次数的增加呈迅速增长-缓慢增长-平稳增长3个阶段,随激振荷载的增加干密度存在一包络区域,发现选取填料最优振动参数时需同时满足2个条件即频率为最优振动频率且激振荷载大于第2临界荷载(CL2),并最终确定填料的最优振动参数为振动频率f∈[25 Hz,30 Hz],振动次数n∈[2500,5000]且激振荷载Ps大于110 kPa;振动压实作用下颗粒破碎主要以研磨破碎为主,颗粒破碎率随振动频率的增加而增大,并在最优频率区间时破碎率出现最大值.研究成果可为高速铁路路基填筑作业提供参考.     

山区机场高填方碎石土压实性状研究

碎石土压实后具有强度高、变形小、渗透性好的优点,在高填方路基填筑中得到广泛应用.以贵阳龙洞堡机场飞行区扩建工程高填方体为工程背景,通过重型击实试验研究了碎石土的压实性状,得出了碎石土粗颗粒含量与干密度及最佳含水量呈二项式的关系,粗颗粒含量为81.25%时其干密度最大;通过理论计算出碎石土达到最小孔隙率时碎石的质量分数与试验值基本吻合,并通过可控含水量范围分析得出细颗粒含量越少,对含水量的敏感性越大,可控制范围越小的结论.     

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。     

兰新第2双线铁路路基戈壁土填料试验研究

以兰新第2双线铁路新疆地区试验段路基工程为依托,通过室内级配试验研究该地区戈壁土填料的级配特征、沿线的变化规律及其适用性;根据室内标准击实试验和现场填筑压实试验,研究粗料含量、颗粒级配、最大粒径、压实功能和松铺厚度等主要影响因素对戈壁土填料压实性的影响规律,提出填料的改良方案。试验和研究结果表明:该地区戈壁土填料颗粒粒径分布广,粒径不均匀,填料均缺失粒径1～2mm粒组;沿线由东向西使用的填料中粗粒填料的含量越来越多,最大粒径越来越大,最大干密度呈增大趋势,最优含水量和最密实时的孔隙率呈减小趋势;适宜的松铺厚度与填料最大粒径有关,最大粒径越大适宜的松铺厚度越大,但这时底层的压实效果较差,因此需要控制最大粒径;松铺厚度与地基系数之间呈反比关系;在其他施工工艺相同条件下,压路机吨位增大,地基系数和二次变形模量值显著增加。     

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。     

高速铁路基床表层级配碎石填料土体结构类型试验分析

采用基于分界粒径-体积填充原理的粗颗粒土填料土体结构类型测定方法 ,分析高速铁路基床表层级配碎石填料的土体结构类型随颗粒级配的变化特点。试验表明:级配碎石填料中粗颗粒含量逐渐增多或细颗粒含量逐渐减少,引起土体结构由悬浮密实型向骨架密实型、再向骨架孔隙型转变。据此,提出级配碎石填料的土体结构分别为悬浮密实、骨架密实、骨架孔隙3种类型所对应的粒径级配控制值。研究成果对完善高速铁路基床多层结构体系中不同功能土层的碎石填料级配技术标准具有参考价值。     

径径比对粗颗粒土干密度的影响试验研究

粗颗粒土的最大干密度与径径比(试样筒直径与颗粒最大粒径的比值)密切相关。通过不同径径比下粗颗粒土的标准干密度试验,探讨了粗颗粒土干密度随径径比的变化规律。研究发现:试验方法对径径比与干密度之间的关系影响不大,当径径比4.7时,径径比对干密度影响较大,干密度随径径比的增大而显著增大;当径径比4.7时,径径比对干密度基本没有影响,干密度随径径比的增大趋于稳定;为降低或避免径径比对试样干密度的影响,粗颗粒土标准干密度试验最大径径比不宜4.7;平行试验数据的变异系数也随径径比的增大而减小,径径比越大平行试验数据越稳定。研究结果可为粗颗粒土标准干密度试验合理选取试样筒尺寸提供数据支持。     

土工振动击实试验的数值分析

在粗粒土最大干密度试验时,振动击实试验与锤击试验存在一定区别.通过ABAQUS软件建立振动击实试验的有限元模型,采用土体的竖向动应力和单位体积应变能作为对象,分析了不同的上层土体模量、激增频率、激振力和静压力等参数条件下的变化特性.结果表明,鳖向动应力沿深度变化较小,上层土体应变能随模量增大而减小,应变能随激增频率先增大后减小,激增频率为30～50 Hz时应变能较大,随激振力和静压力的增大而增大,激振力超过30 kN、静压力超过150 kPa后应变能增长较为缓慢.这为深入掌握振动击实粗粒土的工作机理提供了参考.     

高速铁路改良粗颗粒填料冻胀特性试验研究

针对寒区高速铁路出现的路基冻胀问题,为改良其渗透性和冻胀特性,从路基的粗颗粒填料入手,加入无机材料进行试验,并以冻胀率不超过0.1%为标准,研究粗颗粒填料级配碎石的改良材料类型、最佳配比等技术参数。结果表明:相对于石灰和粉煤灰,掺入水泥可以大幅度减小级配碎石的渗透系数和冻胀率,从而减少水分向填料内部的渗透以及抑制填料的冻胀;在开放补水的冻胀试验条件下,在分别掺入15%,20%和25%粉土的级配碎石中对应掺入3%,5%和5%的水泥,可将冻胀率控制在0.1%以内,说明在粗颗粒填料中掺入水泥后,适当增加粉土的含量并不会使填料产生过大的冻胀变形,从而解决寒区高速铁路路基的冻胀变形问题。     

风积沙压实特性及填筑重载铁路路基压实工艺

以毛乌素沙漠风积沙为研究对象,研究该地区风积沙的颗粒级配特性、压实特性和作为重载铁路路基填料填筑基床以下部位的现场压实工艺。结果表明:风积沙的颗粒组成较细且十分均匀,其粒径主要分布在0.25~0.075 mm,属于颗粒级配不良的细砂;风积沙的击实特性具有双峰值现象,往往呈倒S形,可以在干燥或最佳含水率时压实,得到相对较大的干密度;风积沙填筑路基时采用湿压法效果较好;由于风积沙的保水性差,在碾压过程中应注意保持风积沙的含水率,若含水率较低时,应及时洒水;风积沙的压实质量在最佳含水率附近碾压时随着碾压遍数增加逐渐提高。     

模拟压实机械-土接触形式的细砂填料碾压试验

对取自辽河流域火渤铁路沿线广泛分布的细砂填料,开展颗粒分析、颗粒密度、相对密度和标准击实等土工试验;通过构筑小型砂箱模型,进行模拟压实机械-土接触形式的筒形、平面和凹形压板对细砂填料压实效果的对比试验,分析压板类型对位移场和干密度的影响规律。研究结果表明:细粒含量小的均匀级配细砂填料具有平缓的"√"型击实曲线特征,在完全干燥或者充分湿润下易获得较大干密度。压实机械-土接触形式对细砂填料压实特性及效果影响显著,筒形接触存在外挤作用和应力集中特征,易导致无黏性细砂填料产生明显横向变形,甚至出现局部剪切破坏;平面和凹形接触应力相对均匀,具有一定侧向约束能力,变形以压密下沉为主,更适合细砂填料压实。     

考虑颗粒破碎效应的道砟大型直剪试验研究

研究目的:级配碎石被广泛应用于铁路工程,在列车循环荷载和应力集中作用下颗粒破碎在所难免,并导致路基不均匀沉降,而关于碎石高应力下的颗粒破碎特性及破碎对碎石强度影响的研究较少。本文利用大型直剪仪首先对三类初始级配的道砟开展高应力下的一维压缩试验,探究高应力水平下道砟颗粒破碎及级配演化规律,然后对不同破碎状态的道砟开展大型直接剪切试验,探究颗粒破碎程度及颗粒级配状态对碎石强度的影响。研究结论:(1)颗粒破碎量随着压缩次数和粗颗粒含量的增加而增加;(2)随着颗粒破碎的加剧,细颗粒含量增加,级配曲线抬升,颗粒破碎会使材料级配朝着分形的方向发展;(3)颗粒破碎会削弱颗粒之间的咬合作用,从而降低道砟材料的内摩擦角;(4)本研究结论可为相关工程实践和颗粒破碎问题的研究提供参考。     

砂性土压实机理研究与分析

通过对砂性土击实试验数据的归一化处理并与粘性土的对比，研宛分析砂性土中粒径小于0．075mm的细粒含量对砂性土Proctor曲线线形的影响，总结提出砂性土的压实机理，同时分析颗粒级配、压实类型等对砂性土压实性的影响及解决办法。     

沙漠腹地高速公路风积沙填料压实特性及填筑方法试验研究

针对沙漠腹地风积沙路基填料最大干密度确定和填筑方法选取的问题,以穿越腾格里沙漠腹地的乌玛高速公路风积沙路基试验段工程为依托,通过筛分、承载比、重型击实、表面振动台等室内试验以及水沉法、洒水压实法、振动干压法等现场路基填筑试验,对风积沙填料的工程特性、压实特性、填筑工艺与压实效果检测方法适用性进行分析.研究结果表明:该区域风积沙粒径主要分布在0.075～0.25 mm之间,属于级配不良的细砂;风积沙的重型击实曲线呈横卧的"S"型,在饱水状态和干燥状态条件下均能够获得较大的干密度;干燥状态下采用表面振动台法测得的最大干密度较重型击实试验结果高出约0.1 g/cm3;重型击实试验与自然含水率下表面振动台法确定的干密度较大值作为路基风积沙标准干密度;3种填筑方法均能满足压实要求,振动干压法适用于现场实际,93区最佳碾压遍数组合为静压1遍+振动1遍,94区为静压1遍+振动2遍;浸水环刀法检测风积沙压实效果操作简便,检测结果离散性相对较小,具有较好的平稳性.     

花岗岩全风化物及其改良土的击实试验分析

通过对全风化花岗岩素土的化学成分分析及其改良土的击实试验研究,对不同水泥(石灰、石灰+水泥)掺量情况下的击实曲线进行拟合,得到了相应的最大干密度和最优含水率,为用于武广客运专线路堤填料的全风化花岗岩的改良提供参考.     

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。