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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

中低速磁浮低置结构路基基床关键技术研究

为了确定基床合理的技术参数,完善其技术标准,对时速200 km及以下的中低速磁浮低置结构路基基床关键技术进行理论分析研究,采用布什理论明确动荷载影响深度,采用动变形、临界动应变控制指标明确不同基床填料所需的最小变形模量,据此进一步明确了基床结构、厚度、填料及其压实标准,并与现有技术标准进行对比。研究结论如下:(1)低置结构路基基床厚度可取为1.5 m,按两层结构设计,基床表层厚为0.3 m,基床底层厚为1.2 m;(2)基床表层采用级配碎石或A组填料填筑,压实系数不宜小于0.95,地基系数K_(30)不小于150 MPa/m;基床底层采用A、B组填料或改良土填筑,压实系数不小于0.93, A、B组填料地基系数K_(30)不小于130 MPa/m,改良土填料地基系数K_(30)不小于100 MPa/m;(3)本文研究成果与现行应用成果相比,基床结构尺寸、压实标准等进行了合理减小或降低,其设计结果更为合理,也较为经济。     

季节性冻土区高速铁路新型防冻胀路基力学特性研究

着眼于季节性冻土区高铁路基防冻胀填料改良及路基保温措施,提出纤维泡沫混凝土作为基床表层填料或保温强化层材料的防冻胀路基结构形式。对纤维泡沫混凝土进行物理力学特性及抗冻融耐久性试验,在此基础上采用有限元仿真分析级配碎石基床、纤维泡沫混凝土基床、保温强化层基床3种路基结构的层间剪切应力、竖向应力、竖向位移等力学参数。结果表明:纤维泡沫混凝土具有良好的保温特性及冻融耐久性,其作为基床表层填料与级配碎石相比,路基结构力学参数均得到改善;其作为保温强化层材料可有效降低级配碎石基床表层剪切应力的最大值,提高路基结构整体稳定性。在一定程度上证明了纤维泡沫混凝土作为季节性冻土区高铁路基防冻胀材料的可行性。     

高速铁路级配碎石基床表层不同厚度动态大模型试验研究

设计实施了路基动态大模型试验 ,对不同厚度级配碎石基床表层结构的动态特性进行了研究。试验结果表明 ,填土表面动应力和基床表面弹性变形与级配碎石厚度关系密切 ,随级配碎石厚度的减少呈指数增加。长期动荷载作用下 ,级配碎石基床表层结构动态性能稳定。可根据路堤填料的动力特性及弹性变形限值确定经济合理的级配碎石基床表层厚度     

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。     

寒区客运专线铁路路基防冻胀填料压实试验研究

在寒区修建无砟轨道,路基防冻胀问题是必须解决的关键技术之一,而控制路基填料细颗粒的含量是路基防冻胀最主要的工程措施。通过分别对筛除4、5、6 mm以下粒径的防冻胀A、B组填料及掺有石粉、砂的基床表层级配碎石进行了不同组份的配比试验、不同控制孔径筛分生产试验及碾压试验,分析了填料级配与压实性之间关系,找出了满足填料防冻胀及压实性的填料级配,为工程实施提供了依据。     

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。     

基于强度控制法的重载铁路基床厚度设计研究

基于路基填料强度控制法设计原则,在充分考虑35 t轴重列车运行时产生的静、动荷载作用下,分析不同基床表层、底层填料及厚度组成的路基基床结构动力特性,优化路基基床结构厚度。研究结果表明:当基床表层填料为级配碎石时,基床表层厚度为0.7 m,底层厚度为2.1 m;当基床表层填料为A组填料时,A组填料资源缺少地区,基床表层厚度为0.6m,底层厚度为2.4 m,A组填料资源丰富地区基床表层厚度为0.7 m,底层厚度为2.1 m。     

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。     

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。     

硬质岩全风化物填筑高速铁路路基试验研究

京沪高速铁路沿线部分区段优质路基填料匮乏,为此对硬质岩全风化物进行了改良,并通过现场填筑试验对孔隙率、变形模量等质量检测指标进行了关联性分析.结果表明:采用硬质岩全风化物物理改良填料时必须采取良好的防排水措施,并尽量避免用于高速铁路基床底层;硬质岩全风化物掺25%碎石改良后,填料由砾砂变为细角砾土,属于级配不良B 组填料,填料的强度随碎石掺入比例的提高而提高;压实度各检测指标之间没有明显的相关性,E v2对压实质量检测不起控制作用.     

改良土在路基工程中的应用

铁道部《新建客货共线铁路设计暂行规定》(铁建设[2003]76号)中规定，“旅客列车设计行车速度为160km／h及以下的I级铁路路基基床表层应选用A组填料(砂类土除外，当缺乏A组填料时，经经济比选后可选用级配碎石或级配砂砾石)，颗粒粒径不得大于150mm。Ⅱ级铁路路基基床表层应优先采用A组填料，其次为B组填料；当选用B组填料时，在年平均降水量大于500mm地区，塑性指数不得大于12，液限不得大于32％。不符合上述要求的填料，应采取土质改良或加固措施。”     

不同含水状态火山渣掺配土质砾砂改良填料动力特性及累积变形规律研究

具有多孔轻质特征的火山渣在水和列车动载耦合作用下的颗粒抗破碎能力及填料的变形和强度特性是影响其作为基床填料的关键问题。通过开展体积比3∶1火山渣掺配土质砾砂改良填料的室内动三轴试验,讨论了试样制备、动载及水和动载耦合作用下火山渣颗粒的破碎程度,分析了含水率及围压对改良填料临界动应力和累积塑性变形的影响规律。试验结果表明:处于压实状态的体积比3∶1火山渣掺配土质砾砂改良填料在动载及水和动载耦合作用下的相对破碎率低于3%,颗粒破碎不显著;临界动应力随含水率的增大而减小,随围压的增大而增大,饱和含水状态对应的临界动应力较最优含水状态小42%,但仍能满足普通铁路对基床底层填料动力特性的要求。     

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。     

基床表层级配碎石施工控制技术

在胶济铁路改建200 km/h客货共线铁路工程中,设计基床表层为0.6 m厚的级配碎石。文章从级配碎石配合比、级配碎石场设置原则、施工组织等方面,介绍基床表层级配碎石施工技术。     

秦沈客运专线级配碎石基床表层施工技术

秦沈客运专线路基基床表层首次选用级配碎石填筑并使用摊铺机施工 ,介绍级配碎石基床表层摊铺工艺及注意事项