高速铁路寒冷地区路基改良填料冻融性能研究

针对高速铁路寒冷地区路基改良填料，进行冻融循环后无侧限抗压强度试验，探究改良剂种类、掺量和养护龄期变化对改良填料抗冻融耐久性能的影响。结果表明：改良填料的强度随着养护龄期的延长和水泥掺量的增加而提升；粉煤灰的掺入会降低填料的强度；改良填料的冻融强度损失值呈现出指数型降低。采用冻融强度损失可以较好地评估填料在不同养护龄期下的强度变化。填料的冻结温度为-0.3℃，改良填料的冻融变形与水泥掺量呈正相关，与粉煤灰掺量呈负相关。     

透水型级配碎石基层填料强度演化特征的离散元模拟

骨架空隙型级配碎石填料因其较好的渗透性能而广泛应用于透水型基床结构层，但其在不同级配下的抗剪强度特征及演化规律仍不明确。首先针对6种不同级配类型的碎石填料试样开展了不同围压下的室内单调加载三轴压缩试验，进而采用考虑颗粒真实不规则形状的三维离散单元方法对室内试验结果进行了数值模拟研究，从颗粒间接触、微观组构和颗粒运动等角度揭示了透水型级配碎石基层(UPAB)填料抗剪强度机理及其随级配变化的演化特征，验证了室内试验得出的级配影响规律及级配优化设计方法。研究结果表明：细颗粒通过改变颗粒体系的内部排列结构(即各向异性程度)而直接影响级配碎石填料宏观抗剪强度，细颗粒含量对试样的剪切破坏形态有直接影响，随着细颗粒含量的减少，试样整体发生较大变形时表现为内部颗粒发生转动的比例下降但发生颗粒间滑动的比例增加；试样失稳的主要原因是由于颗粒拓扑结构的改变，最终发展成不可逆的塑性变形；级配控制参数G/S=1.8时试样表现出最低的各向异性特征，相同应变条件下的颗粒旋转角均值最小，表明此时试样内部的颗粒堆积排列最优且抗剪强度最高，G/S=1.8可取作“填充密实”型与“残余空隙”型结构的分界；不同级配的试样内部颗...     

高速公路双侧拼宽路基差异沉降影响因素分析

为确定各类施工因素对双侧拼宽路基差异沉降的影响，采用有限元模拟分析和现场监测两种方法进行研究。根据设计资料，利用有限元分析软件建立有限元模型，分析得出随填筑高度、路基填料重度的增加，新旧路基沉降量和差异沉降量随之增加，但随路基填料压缩模量的增加而下降。通过对比分析得出，路基沉降数值模拟计算结果和现场监测结果基本一致，路基沉降变化规律相同。     

基于路堤粗粒土填料力学特性的改进邓肯-张模型

为研究动力及含水率变化对路堤粗粒土填料力学特性的影响，制作了不同含水率w的路堤粗粒土填料试样，先对其施加一定荷载频率f的动应力，再进行静三轴压缩试验，分析不同试样静偏应力σ₀-应变ε₁曲线变化规律，之后结合Janbu公式探讨动偏应力σ_d、w及f与参数n、K的联系，建立初始变形模量E_i、极限偏应力(σ₀)_ult与各控制变量的拟合公式，提出考虑动力及含水率影响的路堤粗粒土填料改进邓肯-张模型，最后开展验证试验，对比分析该改进模型的有效性。研究结果表明：三轴试验中粗粒土试样在ε₁>0.5%时由弹性变形进入塑性变形阶段，不同控制因素下的σ₀-ε₁曲线在0.5%<ε₁<2.0%范围内出现明显差异，切线变形模量E_t在该范围内迅速降低，降低幅度达到58%～76%;当ε₁>2%时E_t变化逐渐减缓并...     

压实度对磷尾矿改良黏土力学性质的影响研究

为了提高磷尾矿利用率，采用磷尾矿改良黏土制备路基填料。以CBR强度为衡量指标优选配比，测试优选配比在不同压实度下的CBR值、回弹模量及水稳定性，并从材料的颗粒级配、磷尾矿微观结构分析改良黏土的强度机理。随着磷尾矿掺量增加、黏土掺量减少，改良土CBR强度先增加后降低，峰值对应的磷尾矿掺量为50%,选择其为优选配比。随着压实度的降低，优选配比的CBR强度、回弹模量及水稳定性系数均随之降低，但CBR强度和回弹模量均远高于规范要求。磷尾矿与黏土颗粒大小互补，可形成稳定的骨架密实结构。以50%掺量磷尾矿改良黏土，磷尾矿利用率高、改良土强度高，适宜作为路基填料。     

基于离散元的堆石体大粒径填料优化排布研究

为同时解决桥台跳车和大粒径挖方弃石的利用问题，一种堆石体法大粒径填料填筑山区高速公路路基技术被提出。针对堆石体大粒径填料优化排布问题，采用离散元分析方法，对不同粒径范围的大粒径填料在台背回填区域的不同排布方案进行了数值模拟和对比分析。结果表明，大粒径填料填充液态泥浆形成的堆石体结构具有良好的刚度和稳定性，能够实现桥台至路基沉降的平稳过渡，有效避免桥台跳车的出现，且在中大粒径填料填筑厚度为4 m时沉降量最小，工程中建议填筑厚度为3～5 m。离散元的颗粒接触力分析结果显示大粒径填料承担了堆石体受力骨架功能，力链图显示堆石体结构内部存在复杂的拉压应力状态，大粒径填料之间的填充泥浆可提供必要的黏结作用。研究成果已应用于延庆至崇礼高速公路河北段台背回填工程中，实测路面沉降与计算值基本吻合，解决桥台跳车问题的效果良好。