基于主成份分析法的高速铁路膨胀土判别研究

以某高速铁路地基中微弱膨胀性泥岩为研究对象,结合无砟轨道高速铁路对变形要求极为严格的特点,用等效蒙脱石含量、阳离子交换量、自由膨胀率和液限4项指标作为模型因子,采用主成份分析法得出针对无砟轨道高速铁路的膨胀土判别式,通过无上拱处泥岩与膨胀力试验进行验证。研究结果表明:该判别式能够准确判别区分出对无砟轨道高速铁路有影响的膨胀土,且不会对更为微弱的膨胀土产生误判,并定量地判断泥岩的膨胀性强弱。可为无砟轨道高速铁路的地基膨胀土判别提供参考。     

兴县地区第三系黏性土膨胀性特征分析及建议

兴县地区第三系黏性土以膨胀性为其主要的工程地质特征,在地质勘察中易被遗漏,给工程埋下安全隐患。对其膨胀性特征进行野外调查、室内试验、指标统计,对其膨胀性判别指标进行相关性分析,并结合所处工况和环境特征给出膨胀等级划分建议,对今后同区域内的工程具有借鉴意义。     

锡二线膨胀性泥岩的工程特性及处理

内蒙古高原锡林郭勒盟部分地区分布有上第三系上、中新统全风化泥岩，具弱-强膨胀性。通过对锡林浩特至二连浩特铁路全风化膨胀性泥岩的地层岩性特征及物理力学性质的分析评价，根据膨胀性泥岩的膨胀潜势分级及路堑边坡高度、路堤高度的不同，提出了各种条件下对路基工程的处理措施。     

基于Fisher分析的高速铁路地基膨胀土判别方法

以一高速铁路工程地基泥岩为研究对象,结合高速铁路工程对地基变形的严格要求以及现场情况,对该地区的泥岩样本的膨胀潜势进行判定。对铁路沿线泥岩样本进行了Fisher判别分析,得出地基膨胀土判别与分类的判别函数。对判别函数进行了验证,判别结果与实际情况吻合良好。研究结果表明:Fisher判别函数对此高速铁路地基膨胀土的判别与分类简单可行,正确率高。     

Karawang地区全风化泥岩抗剪强度及膨胀特性研究

研究目的:雅万高铁沿线属热带雨林气候,丘前缓坡与丘陵区以路基工程为主。表层为火山灰形成的黏性土,其下为第三系全～强风化的泥岩,黏土及泥岩均具有膨胀性。膨胀岩土具有强胀缩性、强裂隙性的特点,在大气影响下强度剧烈衰减容易造成路堑边坡失稳,对铁路的安全运营产生较大影响。因此,有必要对沿线膨胀岩土的膨胀和强度特性进行研究,从而为路堑边坡的防护与治理提供依据。研究结论:(1)全风化泥岩具有中等膨胀、液限高的特点,天然含水率31.3%,饱和度92%,液限56.2%,压缩系数0.313 MPa~(-1),自由膨胀率67%;(2)试样含水率和试验过程中的边界条件对抗剪强度影响较大,干湿循环次数对饱和抗剪强度影响较小;(3)失水后试样膨胀率显著增大,有荷膨胀试验应提供有荷膨胀率(δ_(ep))和有荷压缩膨胀率(δ_(avp))两个指标,δ_(ep)用于求膨胀力,δ_(avp)用于求膨胀变形;(4)本研究成果可作为雅万高铁膨胀岩土路基设计及膨胀性试验规程修编的依据。     

无砟轨道膨胀土地基的泥岩膨胀变形试验

现有铁路规范中判定为无膨胀性的低黏土矿物含量泥岩仍具有膨胀性,其膨胀对变形精度要求极高的无砟轨道高速铁路具有潜在的破坏作用。以出现上拱病害的兰新二线无砟轨道地基中的低黏土矿物含量泥岩为研究对象,进行不同土样厚度和不同含水率条件下原状土和重塑土的无荷膨胀量的对比实验。研究结果表明:膨胀土的吸水膨胀过程可以分为3个阶段:吸水加速膨胀阶段,缓慢膨胀阶段,最后稳定阶段;在相同条件下,重塑土的膨胀量大于原状土的膨胀量;与重塑土相比,原状土的吸水膨胀速度较慢;土样厚度成比例增加时,最终膨胀量并不成比例增加,并且根据实验结果拟合出了在含水率和土样厚度耦合作用下的原状土和重塑土的膨胀量比值公式。     

张呼客运专线沿线膨胀岩土特性研究与探讨

简要介绍了张呼客运专线沿线不同时代膨胀岩土的特征。通过对比分析膨胀岩土试验数据,得出了采用比照膨胀土试验方法判定胶结较差的半成岩状膨胀岩偏于安全的结论。半成岩状泥岩、砂岩、砾岩的自由膨胀率主要与细颗粒黏土矿物含量有关,含量越大膨胀性越强。通过线性回归分析,得出半成岩状膨胀岩阳离子交换量与蒙脱石含量呈极高度正相关且线性关系显著的结论。表明膨胀岩膨胀性产生的根本原因与膨胀土相似。数据和结论为类似工程提供参考和借鉴。     

易崩解岩石膨胀性试验研究

膨胀岩吸水膨胀、失水收缩是造成工程灾害的主要原因之一。采用自主研制的易崩解岩石饱和吸水率测试装置,对不同地区、不同膨胀性的易崩解岩石进行饱和吸水率试验,同时结合自由膨胀率、膨胀力、蒙脱石含量、阳离子交换量等膨胀性指标对岩石进行膨胀性判定。对典型样品通过X射线衍射、偏光显微镜、扫描电镜等测试手段,探究膨胀岩崩解特性及原因。研究表明,采用易崩解岩石饱和吸水率测试装置得到的饱和吸水率能够对岩石的膨胀性进行有效评价。同时发现,试样的矿物组成、结构特征、胶结状态、孔隙率能够很好地反映其膨胀崩解性。     

高速铁路泥岩地基原位浸水响应特征试验研究

随着我国高速铁路飞速发展,将涌现出大量以弱膨胀性泥岩为地基的高速铁路工程。由于高速铁路无砟轨道对路基变形要求极为严格,而弱膨胀性泥岩地基引起的高速铁路路基上拱研究鲜有报道,通过人工浸水方式在兰新高速铁路的路基上拱地段开展不同上覆荷载下弱膨胀性地基泥岩现场原位浸水试验,分别研究0、15、30、45 kPa 4种上覆荷载下泥岩横向渗透速率及竖向膨胀量。试验研究结果表明:泥岩浸水时横向体积含水率表现为稳定、骤增、减速增长和渗流稳定四个阶段;同一横向位置处,下部土体渗透稳定含水率大于上部土体;膨胀量随浸水量呈"S"型变化,且上覆荷载较大时会出现下沉现象;横向渗透速率随上覆荷载增加而减小,且横向渗透速率与横向渗透距离为非线性关系;提出以横向相对渗透衰减率100%作为控制标准确定高速铁路路基上拱临界荷载的设计思路。     

成都铁路枢纽区黏土的工程特性分析

以成都铁路枢纽区勘察试验资料为基础,对成都黏土物质组成予以分析,研究了成都黏土力学参数的特点及其与含水率的关系。成都黏土为弱~中等膨胀土,基于对膨胀土指标线性回归分析,研究了膨胀性指标间的相互关系,并指出了目前依据铁路勘察规程判定成都黏土膨胀性、膨胀势存在的局限性。分析了成都黏土的膨胀性、裂隙性等重要工程地质特征,为优化工程设计及施工提出了建议。     

路基区段双块式无砟轨道基础上拱整治技术对策

针对路基区段双块式无砟轨道基础上拱问题,通过典型基础上拱工点调研、有限元计算分析、工程实践应用,对高速铁路路基区段双块式无砟轨道基础上拱整治技术进行研究。研究结果表明:路基区段双块式无砟轨道基础上拱病害可以通过切割承轨台、切割支承层及暗挖基床技术进行整治;切割承轨台整治措施工程量小,但调整量也较小,适用于局部上拱且需应急整治的工况;支承层减薄会使得列车荷载下的结构应力集中明显,垂向压应力增加,且调整量有限,适用于变形稳定的上拱区段整治;暗挖基床整治措施工艺较为成熟,可多次作业,能根本上消除填料膨胀上拱,特别适用于基床及路基填土部分膨胀引起上拱的工点。形成的技术措施及经验可为不同线下基础高速铁路无砟轨道基础上拱整治提供借鉴。     

土质路基板式无砟轨道基床动力特性研究

无砟轨道技术在高速铁路发展中得到越来越多的应用,在使用温克勒(Winkler)模型对土质路基无砟轨道进行分析时,路基中动应力的分布规律和基床反力系数的取值是决定线路结构设计成败的关键因素。以遂渝线无砟轨道铁路为背景,通过室内大比例动力模型试验,研究了循环荷载下路基基床动态参数的分布特征。考虑到工程实用性,对板式无砟轨道基础板底面的动应力进行必要的简化,联合Odemark理论和弹性理论来计算路基动应力,所得计算值和实测值很接近。在动应力分布已知的前提下,将路基各土层假设为一维压缩模型,并确定合理的有限压缩层厚度,探讨将多土层体系转换为等效Winkler地基模型的方法,得到不同工况下路基的基床反力系数,经与实测值相比较,证实了此计算方法是有效的。     

高速铁路并站路基设计方案探讨

高速铁路尤其是无砟轨道对路基工后沉降要求十分严格,邻近既有高速铁路进行工程建设活动(如开挖、填筑及地基处理)会对既有高铁产生新的沉降变形。如何避免这些影响,值得进行深入研究,并提出相应的工程措施。目前,并行既有高铁新建路基一般采用填筑轻质土+桩板(筏)复合地基处理等措施。新建郑济客专并行既有京广客专新乡东站时,根据具体情况,结合有限元计算,考虑施工干扰及投资等因素,研究提出具有一定创新性的"加筋陡坡+桩筏结构"和"框架结构"方案,可供类似工程借鉴。     

我国无砟轨道铁路路基技术的进步与发展

截止2019年,我国已建成高速铁路3.5万km,其中路基长度约1万km,涵盖我国由南到北、从东到西,除西藏地区外的不同气候、不同地貌、不同地形、不同地质区域。大规模的高速铁路建设,极大促进了我国无砟轨道铁路路基技术的进步与发展。本文梳理、总结了我国无砟轨道铁路路基取得的技术进步,主要体现在:(1)建立了一套无砟轨道铁路路基设计理论;(2)建立了路基与桥、隧等构筑物连接刚度协调匹配的技术体系;(3)创新了不同区域、复杂环境、特殊地质条件下的路基毫米级沉降变形控制技术;(4)创新了无砟轨道铁路路基稳定状态长期保持技术。同时,本文还探讨了无砟轨道铁路路基有待进一步研究的技术问题。     

高速铁路无砟轨道路基沉降监测和研究

研究目的:高速铁路对路基工程工后沉降控制十分严格,路基工程工后沉降主要为铁路铺轨完成后地基的残余沉降。石家庄—武汉高速铁路设计标准为时速350 km,全线无砟轨道。为研究地基加固措施的科学性,在建设过程中,选取代表性试验工点对复合地基沉降进行监测和研究。研究结论:采用桩+板结构和CFG桩复合地基联合堆载预压措施加固深厚松软土地基,施工期沉降约占最终总沉降的72%～85%,有效地控制了路基工后沉降,整个区段内纵向沉降较为均匀,符合区段路基铺设无砟轨道要求,加固措施有效可行。     

无碴轨道路基关键技术探讨——以遂渝线无碴轨道综合试验段为例

研究目的:为适应我国客运专线建设的需要,铁道部组织开展了遂渝线无碴轨道综合试验,铁道第二勘察设计院联合西南交通大学等单位承担了遂渝线无碴轨道线下工程关键技术研究。研究方法:主要研究内容包括:(1)无碴轨道路基基床动力学特性试验研究;(2)地基沉降控制技术试验研究,其中重点研究桩-网结构路基和桩-板结构路基;(3)红层泥岩填料填筑无碴轨道路基适应性研究;(4)无碴轨道线下基础刚度匹配技术研究。本文结合遂渝线无碴轨道综合实验段路基工程试验研究和设计施工,就如何有效控制地基沉降、线下基础纵向刚度匹配、合理使用非良质填料三个客运专线无碴轨道路基关键技术问题进行探讨。研究结论:提出桩-网结构路基、桩-板结构路基适用条件及设计方法,提出路基面支承刚度及其设计应用,提出合理使用非良质填料的建议意见,并对客运专线无碴轨道路基设计、施工的关键问题进行了讨论。     

遂渝线无碴轨道路基施工及沉降观测技术研究

研究目的：总结无碴轨道路基施工及其沉降观测的工艺方法和技术参数，验证软土路基桩网加固结构和红层泥岩改良的合理性，为今后制定类似工程施工的技术标准提供参考。 研究方法：按照四区段八流程、采用冲击碾压加速沉降的方法填筑路基，采用K30、Ev2、Evd检测手段检验路基碾压的密实度。采用埋设沉降板和剖面管方法，长期跟踪观测、记录路基沉降变化的数据，并编写程序预测远降变化的规律。 研究结果：桩网加固段和红层泥岩改良段路基的密实度达到了设计的要求。沉降板观测结果：预测总沉降为小于15mm，6个月沉降小于8mm，均满足工后沉降15mm的标准要求：20m不均匀沉降观测结果为7．89mm，小于20mm／20m的标准要求。研究结论：经高填方桩网路基施工技术和红层泥岩配制石灰拌和料回填碾压路基施工技术做的路基，通过了路基评估验收，满足时速200km无碴轨道的要求。     

无砟轨道路基面防水层沥青混合料空隙率标准研究

客运专线无砟轨道基床表层防水用沥青混合料为SAMI混合料。在归纳水工、建筑、铁路等工程用沥青混合料特点的基础上,阐述沥青混凝土用于路基面防水的优良特性。同时,对设计级配曲线偏级配范围上限、中值和下限的3类典型级配的混合料开展室内试验研究。通过定量分析混合料空隙率和渗透系数随沥青用量的变化规律,提出1%~3%可作为路基面防水的SAMI混合料空隙率的技术标准。     

遂渝线路基上板式无碴轨道结构设计研究

研究目的:本研究主要为了确定遂渝线无碴轨道综合试验段路基(刚性路基、土路基)上铺设板式无碴轨道的轨道结构参数。研究方法:利用有限元模型,路基按刚性路基、土路基、设与不设混凝土层、轨道板与底座伸缩缝是否对齐等多种工况进行轨道结构各层及基床表层的受力特性分析。研究结果:对于板式轨道没有必要在底座下设置混凝土层。土路基上轨道板与底座伸缩缝错开设置对轨道结构受力较为有利。研究结论:在刚性路基和土路基上,板式轨道可不设置支承层。土路基上设计板式轨道时应尽量减少底座伸缩缝的设置,同时应使轨道板与底座伸缩缝错开布置。刚性路基上设计板式轨道时可根据工程需要来确定轨道板与底座伸缩缝是否对齐。土路基上,在相同条件下,基床表层厚度由400 mm增加到700 mm,各层应力变化很小。     

中国高速铁路线路工程技术创新与发展

近年来,中国高速铁路线路工程技术取得了不菲的成就。其发展历程大致可分为以秦沈客运专线为代表的技术积累阶段、以国产化为主的积极推进阶段、以全面自主化创新为标志的自主提升阶段和智能化阶段。本文概述了铁路列车荷载图式、CRTSⅢ板式无砟轨道及轨道部件研发、路基结构变形控制、大跨度桥梁和长大复杂地质隧道建设等主要技术成就,结合当前国内、国际形势提出了高速铁路线路工程智能化、绿色化、装配化和精细化的发展方向,并针对线形、轨道、路基、桥梁、隧道和车站枢纽等提出了下步的工作重点,可为国家科技部门和铁路部门的技术政策制定与科研课题立项提供参考和支撑。