高速铁路路基基床表层低细颗粒含量级配碎石冻胀机理研究

在我国寒冷地区,高速铁路路基的防冻胀结构设计,是需要重点考虑的问题。在高速铁路路基的设计施工中,采取了控制细颗粒含量、设置隔水层、加强排水等一系列防冻胀措施,但铁路路基冻胀病害仍时有发生。为了掌握高速铁路路基基床表层冻胀病害特点及原因,对低细颗粒含量的级配碎石填料进行了试验研究。结果表明:随着细颗粒含量的增加,级配碎石的冻胀敏感性增加,冻胀量增大;且细颗粒含量越大,外界水分对路基填料土体的冻胀影响越大;土体的渗透系数越大,其抗冻能力越强,当渗透系数大于10~(-3)时,土体的冻胀系数小于1;通过对低细颗粒含量级配碎石冻胀机理的分析,得出粗颗粒骨架接触部位的水及粘粒颗粒是引起低细颗粒含量级配碎石冻胀的主要原因。     

考虑级配影响的透水性基床填料细观空隙特征研究

大空隙级配碎石填料因其较好的渗透性能广泛应用于透(排)水性基床,然而级配对细观三维空隙特征的影响尚不明确。针对此不足,对3种代表性级配的透水性基床填料试样开展室内新型平板振动压实试验,并对压实后的试样进行高精度工业XCT扫描,重构其三维模型并获取其内部空隙,计算面空隙率、等效体积和三维形态等空隙结构特征指标,分析不同级配(颗粒堆积结构)对其三维形态及分布规律的影响。研究结果表明,不同级配的试样其内部面空隙率沿高度方向总体呈对称分布,即两端大中部小,骨架密实型颗粒堆积结构试样其面空隙率处于最低水平且沿高度方向的差异性最小,骨架空隙型颗粒堆积结构试样其面空隙率最大且不均匀性也最大;随着颗粒堆积结构从悬浮密实型过渡至骨架密实型再至骨架空隙型,试样内部空隙总数量大幅减小,孤立微空隙和小空隙数量减小,连通性较好的中空隙与大空隙增多;空隙形态逐渐演化为不规则型和长条型,并从较为圆润丰满型过渡至边缘残缺型,具有更好的连通性,可提供水气运移的通道。优化颗粒堆积结构有利于形成连通空隙并提供渗流通道,进而提升基床填料的水-力特性。研究结果可为透水性级配碎石基床填料的优化设计提供理论依据和技术参考。     

不同细粒含量高压密级配碎石力学特性研究

为了探讨细粒含量对级配碎石力学特性的影响,开展细粒含量分别为0％,5％,10％和20％的高压密级配碎石在不同含水状态下的固结不排水三轴试验.研究不同细粒含量级配碎石的应力应变和孔压特性,分析不同细粒含量级配碎石结构特征对强度的影响.研究结果表明:随着细粒含量增加,级配碎石的最大干密度、内摩擦角和峰值强度均呈现先增大后减小的变化规律,在细粒含量为10％左右时达到最大;细粒含量不同级配碎石的强度特性是由其结构特征决定的,细粒含量10％附近试样的土体结构为骨架密实型,最大干密度达2.37 g/cm3,强度特性明显优于其他细粒含量试样;含水率提高时,级配碎石强度变化取决于水的软化削弱和负孔压增强的综合作用.研究成果为高速铁路基床表层填料的选取提供了参考依据.     

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。     

基床表层级配碎石细颗粒冲洗技术研究

高速铁路路基基床翻浆病害的原因之一是基床表层级配碎石中细颗粒含量超标。为此提出了基床表层级配碎石细颗粒冲洗技术,并从理论上论证细颗粒冲洗技术的可行性。通过试验验证了细颗粒冲洗技术能显著降低基床表层级配碎石中粒径0.075 mm以下细颗粒的含量,且冲洗后试样的冻胀率明显变小。此外,通过试验进一步完善了细颗粒冲洗施工工艺,提高了我国运营高速铁路路基病害整治技术。     

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。     

客运专线基床底层砾石土填料物理力学性质试验研究

对取自武汉—广州客运专线路基基床底层的砾石土填料开展颗粒分析、相对密度、多种击实、大型剪切/压缩/渗透等粗粒土特种土工试验。得到以下结论:(1)粗细颗粒含量适当的无黏性砾石土填料,较易形成密实骨架结构,从而获得优良力学性能,并表现出较好的可压实性;(2)良好级配的砾石土填料,对应规范要求孔隙率的压实系数偏低,采用压实系数作为控制指标更为严格、可靠;(3)运用构建的"模量折减率法"和"卸载回弹率法"分析发现,压实系数0.90和0.95分别对应骨架疏松和密实土体结构状态,并在强度、变形和渗透性能等方面差异明显。     

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。     

高速铁路渗透性基床防冻胀结构研究

基于填料抗冻理念,以合理的填料持水率、冻胀性及压实特性为综合目标,探讨了适用于高速铁路路基防冻胀的渗透性级配碎石的级配组成。通过不同级配条件下室内饱水持水试验、渗透试验和冻胀试验,研究了不同级配填料的持水能力、渗透性能和冻胀特性,明确了渗透性级配碎石的级配范围。依托中国东北地区一高速铁路开展了现场填料制备、压实及试验段防冻胀效果监测试验研究,完善了渗透性级配碎石的制备和压实工艺。研究结果表明,渗透性级配碎石基床应用于高寒地区高速铁路路基防冻胀是可行的。     

基于数学模型的半刚性基层配合比设计研究

为研究数字模型对于半刚性基层配合比设计影响,依托成都经济区环线高速公路蒲江至都江堰段主线工程,通过幂函数模型构建了1种骨架密实型、2种悬浮密实型水泥稳定材料级配,进行了3种级配的水泥稳定碎石配合比设计,并采用无侧限抗压强度试验进行验证,分析其适用性。结果表明:采用幂函数模型可以在降低水泥用量的前提下拟合满足公路路面基层施工技术细则对于极重和特重要求的级配类型,骨架密实型水泥稳定碎石混合料可以采用相对更少的水泥用量,获得较大的强度。     

渗水土与非渗水土在铁路路基设计中的应用

介绍了渗水土与非渗水土的概念，以及在路堤填料的选择和沉降检算中的应用。正确认识渗水土与非渗水土的性质，对路堤填料的选择和沉降控制具有积极意义。     

淤泥质土及其改良土体动力特性试验研究

为探究佛山淤泥质土及掺加超细水泥改良土体的动力特性,依托佛山地铁2号线一期工程,对隧址区内的淤泥质土及掺加超细水泥的改良土体进行动三轴试验。研究结果表明:相同围压条件下,随超细水泥掺量增加,土体抗剪强度增大,动剪切模量增大,最大阻尼比减小;对于同一土样,随围压增大,土体抗剪强度增大,动剪切模量不断增大;不同围压条件下的阻尼比随剪应变的变化均可分为两个阶段,当剪应变较小时,阻尼比与围压呈负相关,在剪应变较大时,阻尼比与围压呈正相关;掺加超细水泥对淤泥质土具有较好的改良效果,掺加超细水泥400 kg/m~3土体的动黏聚力为4.4～7.5 kPa,动内摩擦角大小为1.9°～5.16°。本文测定出淤泥质土原状土及改良土体在振动作用下的各项参数,为研究隧道长期不均匀沉降特性提供基础数据。     

复合土钉支护在软土区基坑围护中的应用

论述南京地铁1号线奥体中心站情况,基坑深度9～11m,基坑地质条件为软弱淤泥质土层、砂性土层,地下水极其丰富,采用复合型土钉进行支护.工程的成功实施,取得了一定的经验和很好的经济效果,为类似工程提供可资借鉴的经验.     

花岗岩残积土及全风化土标贯击数的概率分布

研究目的:研究花岗岩残积土的岩性特性,探讨花岗岩残积土及全风化土实测标贯击数N的概率分布,并计算其服从概率分布的概率密度函数.研究结论:目前国内外对标贯实测击数进行杆长修正没有一致意见,建议使用实测击数,可使野外编录、判别的操作性更强.通过实测结果来看,锤击数在15≤N＜30范围内可定名为残积土,锤击数在30＜N≤50范围内可定名为全风化土.经统计分析认为,深圳地区花岗岩残积土及全风化土实测标贯击数N的概型分布为正态分布.     

碎石类土地层钻探的钻进方法

通过在京石线滹沱河特大桥等多个碎石类土地层进行的碎石类土钻探试验,结合以往在碎石类土地层钻探的经验教训,详细阐述了在该地层钻探中的钻进方法,说明在该地层中采用该钻探工艺是可行的。     

高液限土的处治方法

通过对高液限土原状样和处治样的物理性质试验和力学性质试验,对比分析了土样的含水率、密度、比重、液塑限、抗剪强度等物理力学参数,得到了高液限土的最佳掺灰比约为8%,指出了高液限土作为公路路基填料的可能性。     

土钉技术在复杂软土深基坑支护中的应用

土钉技术常用于粒状土及砂卵石层等地层边坡或深基坑支护 ,在软土深基坑支护工程中的应用较少 ,并存在一些问题。以立式风洞深基坑为例 ,对土钉技术在软土深基坑支护工程中的有关问题进行了探讨分析 ,分析结果及实践表明 ,土钉技术可以应用于复杂软土深基坑的支护     

土钉支护的极限平衡分析

在极限平衡理论的基础上，考虑了土钉支护的两种失稳情形，提出一种能自动搜索最危险滑移面的智能方法，并汇编了相应的计算机程序．经验证，分析结果更趋实际．     

水泥土的强度及影响因素初探

对镇江软粘土进行室内水泥稳定化实验,研究水泥掺量、养护令期、添加改良剂、浸水湿养护及初始条件对强度增长的影响,力求通过强度变化间接了解水泥土的固化程度,为工程施工中掌握合适的条件,充分发挥水泥土的作用提供依据。实验结果表明:掺加5%的水泥土强度明显高于原素土;加入改良剂可提高水泥土的早期强度,水泥土28天强度占标准强度的比例从40%增加到67%;湿养护比标准养护更有利于强度增长,添加7 8%的改良水泥土78天强度可达到8 3MPa。     

降雨对土体边坡稳定性的影响

应用非饱和土水分运动基本理论建立了二维降雨入渗 计算模型,编制了计算程序,用于计算雨后土体的瞬态含水率 分布,将总粘聚力引入抗剪强度公式,采用极限平衡方法,讨论 了降雨入渗对非饱和土体边坡稳定性的影响。