高速铁路复合地基褥垫层压实质量检测方法研究

针对复合地基褥垫层碎石压实质量检测方法中地基系数K30和压实系数K存在检测效率低、离散性大等问题,开展动态变形模量E_(vd)检测褥垫层碎石压实质量的相关研究。通过大量现场试验结果可知:动态变形模量E_(vd)与地基系数K30、压实系数K具有一定的相关性,并且在E_(vd)≥35 MPa时,基本达到《高速铁路设计规范》(TB10621-2014)中基床以下路堤K30≥130 MPa/m、K≥0.92的压实控制标准要求。因此,建议使用动态变形模量E_(vd)作为复合地基褥垫层压实质量检测方法,并将E_(vd)≥35 MPa作为其压实控制标准。     

路基振动压实过程中振动波传播规律北大核心

通过有限元软件建立考虑阻尼比、弹塑性本构关系的振动压路机-填料耦合数值仿真模型,得到振动压实过程中振动压路机及填料动力响应曲线,探究振动压实过程中振动波垂直及水平方向传播规律,提出了基于振动波的填料压实质量综合判别方法。结果表明:结合现场实测振动压路机及填料动力响应曲线,振动压路机-填料耦合模型能够较好地模拟填料振动压实过程;在垂直方向,加速度幅值的衰减呈现先快后慢的趋势,且在填料深度为0.5 m时衰减率达60%,路基深度为1.5 m时衰减率达90%;在填料表层水平方向,已压实土体与虚铺土体距压实作用点分别为0.8、0.5 m处,峰值衰减率均达90%;提出了基于振动波传播衰减率降低、动响应幅值增加与归一化动响应滞回圈的椭圆率增加的填料压实质量综合直接判别方法。     

浅谈沙漠地区风积沙路基干压法施工技术

研究目的:通过对风积沙路基特点、工程特性及压实原理等方面的分析,提出适合沙漠地区风积沙路基的干压法施工技术,较为合理的施工工艺、机械组合和压实遍数,为风积沙路基的压实提供理论依据.研究结论:通过振动台法确定最大干密度,提出适合沙漠地区风积沙路基干压法施工技术,不小于140匹马力的推土机、18～25 t前后驱动的重型振动压路机、平地机作为路基填筑的机械组合;路基摊铺厚度每层控制在50～80 cm,压实后保证40～60 cm,不应超过60 cm;施工工序为:推土机排压2～3遍→平地机精平→压路机静压1遍→压路机振压2～3遍→压路机静压收光完成终压.     

基于动力触探的高速铁路路基压实状态分析

国外一高速铁路建设过程中中断了施工并更改了设计标准。为掌握其路基压完状态,通过分层开挖分层原位测试,研究动力触探(DPT)锤击数N_(63.5)分别与压实指标——压实系数K、动态变形模量E_(vd)和地基系数K_(30)的关系。结果表明:路基压实指标随DPT锤击数增加而不断增大,土体压密程度变大导致压实指标随DPT锤击数增长率降低;根据压实指标K,E_(vd),K_(30)与N_(63.5)关系曲线发展特征,建立了路基压实指标DPT分析模型,通过现场实测数据验证了模型预测能力,并提出具有95%可靠度的K,E_(vd),K_(30)分别与N_(63.5)的关系的修正模型。研究成果已在国外推广应用,大幅节约了工程投资。     

川藏铁路路基红层泥岩改良填料试验及施工压实技术研究

针对川藏铁路成雅段沿线富水红层黏土路基含水率高、无法压实等问题,在原状红层黏土中掺入一定粒径配比的弱风化红层泥岩碎石改良填料,通过室内物理力学性质试验,确定了原状土与泥岩碎石的质量比例为1:1和2:3的两种改良填料。采用现场施工试验,测定两种改良填料的地基系数K_(30)、压实系数K和孔隙率n,探索合理的现场施工压实技术方案。研究结果表明:(1)改良填料1和2均级配良好,属于B组填料;(2)改良填料1相比改良填料2具有较高的最大干密度(2.22g/cm~3)和较低的最优含水率(10.26%);(3)随着含水率的增加改良填料的无侧限抗压强度逐渐降低,在最优含水率和压实系数为0.95时,改良填料1和2的无侧限抗压强度分别为424.1 kPa和219.1 kPa,均满足规范要求;(4)推荐施工压实技术方案为,在虚铺厚度为35 cm时,20 t压路机的合适碾压方式为先静力碾压1遍,然后微振动碾压1遍,最后强振动碾压6遍;经现场测试,各项指标均满足规范要求,能较好地应用于基床底层以下的路堤填筑。     

基于材料特性的压路机最佳速度模型与仿真

为了确定振动压路机压实速度与混合料压实效果之间的关系,基于共振理论分析处于运动状态的压路机激振器与被压材料产生共振的充分条件和必要条件;采用Burgers模型对压实过程中不同碾压阶段混合料的塑性应变和弹性应变进行研究,建立振动压路机的最佳速度数学模型,得出最佳速度与设备尺寸参数、振动参数、铺层材料特性参数及压实过程参数之间的关系;运用Matlab软件仿真分析主要参数对最佳速度的影响变化规律,得出最佳速度与被压材料铺层厚度、压路机的钢轮直径、振动频率等参数正相关曲线,最佳速度与铺层压实度、弹性模量等参数负相关曲线;以沥青路面施工中的常用设备参数(如f=45 Hz,D=1.4 m,q=50 k N/m)和典型的材料参数(如H=0.06 m,E=50 MPa)为例,在满足相对于最大理论密度的压实度为94%的规范设计要求时,确定的振动压路机最佳压实速度为4.0 km/h。     

高速铁路路基A、B料压实质量检测方法、标准的探讨

研究目的:通过采用地基系数K_(30)、动态变形模量E_(vd)、孔隙率n 3种不同检验方法对京沪昆山试验段试验段采用A、B料湖州碎石土填筑路堤压实质量进行检验、分析研究,从而提出高速铁路路基A、B料检测合理标准、方法。研究结果:通过对大量昆山试验段A、B料碎石土路堤质量检测数据分析,得出了对高速铁路路堤质量检验标准及方法的建议。     

石武客运专线ZXDK6+332.66～+854.4段路基过渡段填筑工艺性试验研究

通过石武客运专线ZXDK6+332.66~ZXDK6+854.4段路基过渡段填筑工艺性试验研究,阐述了最佳的工艺流程和施工方法,以确定填料最佳摊铺层厚度及松铺系数,最佳压实方法及合理的压实遍数。试验结果表明:以合理的施工流程和施工方法为前提,压实功能一定时,确定最佳摊铺层厚度为35cm和最佳含水量为5.0%~7%,压实方法及遍数为压路机静压2遍,弱振1遍,强振3遍,弱振1遍,静压收光1遍,碾压8遍,可以较好地控制每车混合料的摊铺面积和堆放密度,减少初平和人工整形时间,以最少的碾压功耗达到最佳的压实效果。     

兰新第二双线戈壁土路基填料填筑试验研究

在兰新铁路第二双线某试验段分别采用重锤夯实、冲击碾压和重型碾压处理的地基上,进行以戈壁细圆砾土为填料的现场路基填筑压实试验研究.研究结果表明,采用戈壁细圆砾土作为填料时,填料的粒径应在6cm及以下,并采用取土场挖坑灌水渗透方法进行填料拌水施工;填筑的松铺系数为1.1,基床底层和基床以下路堤的虚铺厚度分别为35和40 cm,最优含水率为3％,最佳碾压方式为静压1遍、强振3遍、弱振2遍、再静压2遍;为加快路基压实质量的检测速度,建议现场检测压实质量以地基系数K30和压实度K或孔隙率n为主控指标,且基床以下路堤的孔隙率n≤23％,基床底层路堤的孔隙率n≤21％;用3种地基处理方法处理后的路基经堆载预压,其沉降稳定较快,工后沉降均满足铺设无砟轨道的设计标准.     

含水率对K_(30)值和E_(vd)值相关性的影响研究

研究目的:K_(30)和E_(vd)均为检测路基压实质量力学指标的现场原位检测方法。一定条件下同类性质土中,K_(30)值和E_(vd)值线性相关性良好,但其相关性易受填料性质、施工工艺、气候状况等因素的影响,含水率是重要的影响因素之一。选取重庆地区某铁路工程中采用低液限粉质黏土填筑的路基进行K_(30)与E_(vd)的对比试验,研究含水率对K_(30)值和E_(vd)值相关性的影响。研究结论:(1) K_(30)值与E_(vd)值相关性受各种因素的影响显著,在有条件的情况下,应该通过K_(30)与E_(vd)的对比试验来确定其相关关系,尽量避免生搬硬套;(2)在较小含水率变化范围内,K_(30)值与E_(vd)值的线性相关性较好;当含水率变化范围为1%时,K_(30)-E_(vd)拟合曲线的相关系数R2值在0. 945 6～0. 981 9之间;随着含水率变化范围的增大,线性相关性变差;(3)随着含水率的增大,K_(30)值和E_(vd)值均呈现减小趋势;但E_(vd)值的减小速率大于K_(30)值;(4)随着含水率的增大,K_(30)-E_(vd)拟合曲线的一次项系数增大,常数项减小;(5)本研究成果可用于指导路基压实质量检测及路基填筑过程控制。     

振动轮两侧加速度差异及连续压实指标优化研究

连续压实控制技术主要通过振动轮单侧振动响应描述土体压实状态,已在工程中得到广泛应用。然而,研究发现压实过程中存在振动轮两侧加速度响应不一致的现象,这可能导致现有测试方法在相同位置出现不同的刚度测试结果,因此研究振动轮两侧振动差异性对提高连续压实测试精度具有重要意义。结合现场试验,采集压路机振动轮两侧的加速度信号,重点分析了不同压实遍数、振动频率下两侧加速度峰值、倍频幅值的变化与分布规律;以双侧响应为基础提出平均指标,通过相关性分析对指标适用性进行验证。研究结果表明：随着压实遍数的增加,两侧加速度峰值差异逐渐减小,经4遍压实后差异由24.4%降至13.3%;振动轮结构偏心会造成振动轮两侧加速度频谱中基频幅值差异的产生,被压土体两侧刚度不均会造成2倍频、3倍频幅值差异的产生;双侧平均指标μ_AICV与动态变形模量的相关性为0.75,表明双侧平均指标μ_AICV可用于路基压实质量控制,相比单侧连续压实控制指标,可有效提高现场质量控制精度。     

客运专线水泥改良黄土路基填料填筑试验研究

根据郑西客运专线黄土填料水泥改良室内试验结果,选取6%水泥改良黄土路基填料进行现场填筑压实工艺及检测试验研究.通过水泥改良黄土时效性试验,确定以3 h对应的最大干密度作为最终压实检测指标;采用不同压实工艺对不同厚度改良黄土填料进行压实试验,得出选定水泥改良黄土路基填料松铺系数为1.1～1.2,松铺厚度为20～30 cm,最优含水率为12%,最佳的碾压方式为静压1遍、弱振1～2遍、继续静压2～3遍.路基沉降长期观测及工后沉降预测结果表明,在满足压实系数0.95的条件下,水泥改良黄土路基本体的平均沉降率为0.24‰,满足铺设无砟轨道路基的设计要求.     

基于连续检测的高速铁路路基压实质量控制方法

针对传统检测方法无法满足路基压实质量实时、全面控制要求的问题,开展了高速铁路路基碾压足尺模型连续检测试验,分析了路基压实过程中振动轮振动能量变化规律,建立了能量压实值与动态变形模量、地基系数和压实度的相关关系,对基于连续检测的路基压实程度、压实稳定性和压实均匀性进行分析。结果表明：振动轮振动能量随碾压遍数增大而增大,能量压实值与常规检测指标具有强相关性,可以作为高速铁路路基压实质量连续检测指标;采用考虑90%置信水平预测区间下限的压实质量连续控制值判断路基压实程度更符合路基实际压实状态;碾压区域内能量压实值平均增长率应小于2%,出现过压现象时应停止碾压;碾压结束后,各检测单元能量压实值应在碾压区域平均能量压实值的80%～120%范围内。     

戈壁地区高速铁路路基填筑试验研究

通过兰新铁路第二双线路基试验段某工点戈壁土现场填筑试验,采用地基系数、静态变形模量、动态变形模量、孔隙率4种参数对路基质量进行检测,探讨戈壁土的物理特性、含水率、碾压机械、压实厚度等不同施工参数对压实效果的影响,提出合理碾压组合工艺。由力学检测指标间相关性分析表明各指标间具有一定的相关性,但相关性一般。由物理检测指标间相关性分析可知孔隙率检测标准有待减小。提出戈壁地区压实检测标准建议值,现场实测时建议以地基系数和孔隙率或压实系数为主,可有效保证填筑质量,加快施工进度。研究结果可为类似工程质量控制、检测提供参考。     

郑州-西安客运专线路基过渡段施工技术

铁路路桥和横向构筑物间的过渡段是设计和施工中的薄弱环节。在郑西客运专线的设计中,为保证列车高速运行时的平稳舒适,采用刚度较大的级配碎石作为过渡填筑段,与路基相接处采用一定的斜坡过渡。针对路堤与桥台过渡段、半挖半填路基过渡段、路堑与隧道过渡段制定了施工方法、工艺和要点,提出了过渡段施工的技术措施和施工控制及质量检测标准,要求过渡段与路堤同步分层填筑,用振动碾压机具进行碾压,边角部位用小型压实机具压实,以保证整体的施工质量。压实质量采用地基系数K30、动态变形模量Evd和孔隙率n三项指标控制。     

石武客运专线河南段路基试验段填筑工艺性试验研究

以石武客运专线河南段路基试验段工艺性试验施工实际为背景,通过试验段填筑施工工艺性试验研究,阐述了最佳的工艺流程和施工方法,以确定填料最佳摊铺层厚度及松铺系数,最佳压实方法及合理的压实遍数。试验结果表明:以合理的施工流程和施工方法为前提,压实功能一定时,确定最佳摊铺层厚度为39 cm,碾压遍数为7遍,可以较好地控制每车混合料的摊铺面积和堆放密度,减少初平和人工整形时间,以最少的碾压功耗达到最佳的压实效果。     

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。     

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.     

基于振动能量的新型高速铁路路基压实连续检测控制指标研究

针对现有高速铁路路基连续压实检测指标的不足,通过分析路基压实过程中振动轮与填料间能量的传递特性,提出基于振动信号能量的高速铁路路基连续压实控制指标CEV,并与传统的CMV指标进行对比验证其有效性,主要研究结论有:随压实遍数的增加,填料的密度、刚度呈现出先增大后稳定的趋势,在填料由松散状态变为密实状态过程中,振动信号所携带的能量同样呈现出先增大后稳定的趋势;结合能量守恒定律,以振动轮振动信号所携带能量的变化特性来反映整个压实过程中的能量交换,利用振动信号能量谱的形式对其进行表征,并以此作为连续压实控制指标,判定填料的压实程度。建立CEV指标和动态变形模量Evd间的相关关系,其相关系数均大于CMV指标,表明所提出的CEV能量指标在路基连续压实控制中是可行的。     

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.