季节性冻土区高速铁路路基水泥稳定碎石基床压实指标相关性

针对我国季节性冻土区高速铁路路基水泥稳定碎石基床压实质量控制标准缺乏的现状,结合现行设计规范和相关试验规程,以冻土区高速铁路水泥稳定碎石基床为研究对象,将地基系数、动态变形模量、变形模量、回弹模量和无侧限抗压强度作为评价指标,研究水泥稳定碎石基床各项压实指标的适用性及相关性。结果表明:水泥稳定碎石基床的地基系数受填料自身特性影响较大,二次变形模量测试过程繁琐,可采用直接反映路基压实状态的一次变形模量为水泥稳定碎石基床的压实检测指标;各压实指标与回弹模量、无侧限抗压强度间存在较好的指数函数关系,因此可通过室内试验较易获得的回弹模量、无侧限抗压强度推算复杂试验条件下的压实质量控制指标,为季节性冻土区水泥稳定碎石基床的压实性能提供快捷、有效的估算方法。     

无砟轨道路基聚氨酯碎石联结层力学性质研究

以高速铁路无砟轨道基床聚氨酯胶凝级配碎石联结层为研究对象,针对致密性聚氨酯级配碎石混合料的级配、强度、回弹模量开展试验研究。结果表明:聚氨酯级配碎石的毛体积密度随聚氨酯掺量的增加先增加后减少,而其孔隙率随着聚氨酯的掺量增加逐渐减少,当聚氨酯掺量为8%时,聚氨酯胶凝级配碎石能够达到不透水孔隙率1%～3%的控制指标;另外,随着聚氨酯胶水掺量的增加,混合料的强度和回弹模量得到提高,当达到8%的胶水掺量时,混合料强度和回弹模量趋于稳定,随着温度的增加,混合料的强度和回弹模量下降,且在不同的温度区间敏感度不同,但是远大于同等温度下的沥青混凝土强度;浸水48 h后,混合料强度下降,当掺量达到8%时,强度和回弹模量基本不变,且在不同温度区间下降趋势不同,抗压强度在低温(-30～0℃)和高温(60～80℃)变化幅度较小,而回弹模量在常温下(0～60℃)变化较小。     

废弃纤维改善沥青混凝土力学性能试验研究

将废弃的聚丙烯腈纤维添加到沥青混合料中,是一种环保、经济的沥青混合料性能改良方法。本文针对不同纤维含量及纤维长度的沥青混合料进行力学性能试验,分析废弃纤维对沥青混合料马歇尔稳定度、流值、空隙率、回弹模量、疲劳寿命及永久变形值的影响规律,并对纤维增强沥青混合料回弹模量、疲劳寿命与永久变形之间的关系进行探讨。研究结果表明:(1)添加废弃纤维可以增加沥青混合料的稳定性、降低流值;(2)由于废弃纤维使沥青混合料具有抗结构损伤的潜力,因此柔性路面在交通荷载不断增加的情况下,在沥青混合料中加入适量废弃纤维可以改善沥青混合料的疲劳状况,增加路面对裂缝或永久变形的抵抗力。     

重载铁路路基粗粒土填料回弹特性试验研究

粗粒土填料广泛应用于重载铁路路基基床层,填料的物理和应力状态对重载铁路路基的回弹特性有重要的影响.为研究粗粒土填料在列车循环荷载作用下的回弹特性,开展一系列循环荷载作用下的大型动三轴试验,分析粗粒土填料在不同含水率、动应力幅值、循环振次、围压条件下回弹模量的变化规律.结果表明:饱和稳定试样,回弹模量约在1 000圈左右...     

振动法在试件成型中的应用分析

为了研究成型方式对试件物理力学性能的影响,以水泥稳定碎石和沥青混合料为依托,采用静压与振动法对水泥稳定碎石材料进行试件成型,并测试水泥稳定碎石试件的最佳含水量、最大干密度和无侧限抗压强度指标,同时采用马歇尔击实法和振动法对沥青混合料进行试件成型,并测定其密度、稳定度、沥青饱和度、劈裂强度等主要性能指标。通过对比分析可知,振动法更加符合施工现场的条件限定及要求,而且无论是对于水泥稳定基层材料还是在沥青混合料其成型后的试件性能都具有一定的优越性。     

路用水泥稻壳灰稳定碎石混合料性能试验研究

为保护环境和节约资源,以稻壳灰替代水泥稳定碎石混合料中的部分水泥,并通过强度及耐久性试验探究不同替代率下水泥稻壳灰稳定碎石混合料性能。结果表明：稻壳灰替代率增加虽在一定程度上削弱了混合料的强度、抗冻性能及抗温缩性能,但在适当替代率下影响可控;替代率20%时混合料7 d无侧限抗压强度为4.22 MPa,替代率40%时90 d弯拉强度及90 d抗压回弹模量满足规范要求;替代率60%时残留抗压强度比为68.5%,替代率20%时有利于抗干缩,但替代率继续增加对抗干缩性能、抗温缩性能均不利。研究结果可为路用基层材料的替代使用提供参考。     

高速公路沥青稳定碎石柔性基层(ATB-25)目标配合比设计探讨

介绍了沥青稳定碎石基层的特点、性能要求;详细阐述了沥青稳定碎石基层混合料的类型、级配及其施工要点;结合其在福建浦南高速公路上施工和试验,介绍其目标配合比设计过程,并总结设计经验。     

山西黄土CBR与E_0的相互关系式的修订

在山西省选取4条高速公路,每条公路上选取一段黄土路基试验段,开展现场回弹模量E0和承载比CBR试验,对回弹模量和CBR之间的相互关系进行了研究,对已有的相互关系式提出修正和补充,提出山西晋北和晋南黄土路基回弹模量和承载比CBR之间的换算关系,为山西黄土地区路面结构的设计提供参考依据。     

浸水作用下重载铁路基床动回弹模量衰减规律

以包神铁路某病害段土体为研究对象,制备不同压实系数、不同含水率的试样,利用GDS动三轴系统进行模拟浸水状态下的动力特性试验;使用自行研制的常水头马氏瓶模拟雨水自然浸入基床,构建动力湿化环境,研究浸水作用下重载铁路基床动回弹模量衰减规律及敏感影响因素。结果表明:浸水过程会打破土体的动力稳定状态,引发塑性应变的持续累积以及动回弹模量的持续衰减,累积程度和衰减规律受到压实系数的显著影响;压实系数为0.96的土体在浸水作用下循环加载至50000次时其累积塑性应变小于3%,而压实系数分别为0.9和0.93土体的累积塑性应变皆大于10%;压实系数越大的土体在浸水作用下动回弹模量衰减程度越大,压实系数分别为0.9,0.93和0.96的土体在浸水作用下其动回弹模量分别衰减22%,32%和42%;不同初始含水率土体的累积塑性应变和动回弹模量衰减规律相近。在试验数据基础上,提出了用动回弹模量构建的动力湿化作用下的土体软化模型,该模型体现了土体刚度受压实系数显著影响的特性,且具有较好的适用性。     

密级配沥青碎石下面层(ATB-25)施工技术研究

根据丹通高速地处北方严寒地区,车流量大的特点,同时为了更好地减缓基层的反射裂缝,在路面结构沥青下面层设计中采用10 cm密级配沥青稳定碎石(ATB-25)。结合丹通高速公路的施工,总结了密级配沥青碎石层技术关键、配合比设计及施工工艺的控制要点。     

求解含有弱界面的沥青混合料的弹性模量

采用弹簧型界面,根据广义自洽理论和代表体元理论建立细观力学模型,以弹性理论为基础推导出沥青混合料的弹性模量解析式。算例和模量影响因素分析表明:沥青混合料弹性模量的预测值在学者研究得到的参考值附近波动;沥青混合料弹性模量受骨料特性、骨料含量和沥青胶浆特性的影响,随着骨料模量的增加而增加,骨料体分比在0.3~0.4范围内弹性模量达到最大值。沥青胶浆弹性模量较小时,沥青混合料的弹性模量随骨料体分比呈线性增长,沥青胶浆弹性模量较大时,较少的骨料就能使沥青混合料模量达到最大值,骨料过多反而会降低沥青混合料的力学性能。     

室内回弹模量E0对地基系数K30预估方法研究

为进一步优化路基填料选择，确保施工后铁路路基力学强度达到规范要求，通过路基现场每层填筑压实过程中同步检测地基系数K₃₀及相对应的压实系数、含水率建立K₃₀与压实系数、含水率的关系。取现场土样在相同压实系数、含水率条件下成型室内试件，然后通过室内试验测定其回弹模量，从而建立地基系数K₃₀与室内回弹模量的经验公式，并基于规范中现场路基填料标准提出室内控制指标。结果表明：含水率相同时，压实系数每增加1%,K₃₀增加12.3 MPa/m;压实系数一定时，含水率每增加1%,K₃₀减小18.6 MPa/m。室内回弹模量与现场地基系数K₃₀之间具有良好的线性相关关系，相关系数均高于0.95,压实系数每增加1%,室内回弹模量增加约12%,含水率增加1%,室内回弹模量减小约13.4%;以室内回弹模量53 MPa对应现场K₃₀为90 MPa/m,可作为填料选择的室内力学指标控制标准。     

新型有轨电车整体道床路基顶面动态回弹模量预估方法

基于有轨电车整体道床路基各层位填筑材料回弹模量预估模型与层状弹性体系计算方法,以路基顶面弯沉为等效原则,建立了有轨电车整体道床路基顶面当量动态回弹模量预估方法。结合工程案例对预估方法进行了验证,结果显示预估结果与现场测试结果误差在10%以内。     

水泥沥青砂浆的静动态力学行为

研究了3种典型水泥沥青胶凝材料的动态力学行为和不同A/C的水泥沥青砂浆的静动态力学行为.采用动态黏弹谱仪测试水泥沥青胶凝材料的动态模量和滞后角随加载频率的变化关系.采用电液伺服控制材料万能试验机研究了水泥沥青砂浆静态抗压、动态周期性压力荷载下的力学行为.结果表明:对同一水泥沥青胶凝材料,动态模量随频率的增大而增大;对不同水泥沥青胶凝材料,随着A/C的增大,动态模量减少而滞后角增大,表明其黏弹性越发显著;水泥沥青砂浆的抗压强度、弹性模量以及破坏能随A/C的增大而减少,且变化规律基本相似;水泥沥青砂浆的动态模量随A/C以及加载频率的变化规律与其胶凝材料的规律基本一致.基于标准固体模型,通过对水泥沥青砂浆的动态模量拟合得到其力学模型中各基本元件的力学参数,从而实现了对水泥沥青砂浆力学行为的完全本构表征.     

强夯法处理吹填砂土基的试验研究

通过对强夯前后吹填砂土基进行物理性质、回弹模量、静载及静力触探现场检测,结果表明:吹填砂土基的物理力学性质指标均有大幅提高,强夯法是处理吹填砂路基土的一种有效方法,为沿江地区同类吹填砂土基的回弹模量取值提供参考,并为类似工程提供借鉴作用。     

大掺量废旧沥青混凝土水泥稳定碎石的试验研究

我国每年公路废旧沥青路面材料废弃量非常可观,为了道路建设可持续发展,一般对废旧沥青混凝土进行路面再生利用,但造价高、工艺复杂。如果能将废旧沥青混凝土作为道路半刚性水稳碎石,则工艺简单、造价低廉。文中对废旧沥青混凝土进行了破碎筛分试验分析和水稳碎石集料配比设计,并对废旧沥青混凝土水稳碎石进行了9组不同配比的无侧限抗压强度试验研究。结果表明:大掺量废旧沥青混凝土水稳碎石在强度上可以满足高速公路的底基层和其他公路基层、底基层强度要求,可为废旧沥青混凝土的循环利用提供借鉴。     

冻融循环作用下水泥改良土的力学性质研究

针对季节性冻土区的特殊环境,对冻融循环后的水泥改良土进行系列动静试验,研究土体的物理性状、力学特性与冻融次数、冷冻温度的关系。结果表明,反复冻融作用改变了土体的性状,这一改变过程是使土体内部结构从不稳定态向动态稳定平衡状态发展的过程;其应力—应变关系呈应变软化型,表现为脆性破坏,存在明显的剪切面;动荷载作用下,水泥改良土试样存在一临界状态,其破坏过程分为3个阶段:微裂纹出现、裂纹扩展和整体错动;经历3次冻融作用后,其临界动应力随冻融次数下降趋势变缓;动应力和冻融作用对水泥改良土的回弹应变影响显著;回弹模量存在一临界值,其值随冷冻温度的降低而降低。     

煤矸石路用力学参数关系研究

改变煤矸石中粗细骨料的相对比例,改变其级配.对不同粗细集料含量的煤矸石在静荷载下的强度与变形特性进行了室内试验和分析研究,采用统计方法得到了煤矸石的回弹模量、压实度、CBR、最大干密度、最佳含水率等力学参数之间的关系.研究表明,利用这些关系,可从材料的压实度或CBR值来估算其回弹模量,可供设计和施工参考.     

再生集料强化方法和掺量对水泥稳定碎石性能的影响

为了评价再生集料强化方法和掺量的影响,分别采用无侧限抗压强度、劈裂强度、弯拉强度、干缩和温缩试验对水泥稳定碎石的力学性能和收缩性能进行测试.研究结果表明:掺加再生集料可以显著改善水泥稳定碎石的力学性能,但是对其收缩性能和均匀性有不利影响.采用物理磨耗和盐酸浸泡处理再生集料后,水泥稳定碎石的力学强度和收缩性能有所提高;采用有机硅树脂喷涂处理再生集料后,其力学强度几乎不变,然而收缩性能明显改善,接近天然集料水泥稳定碎石的情况.与强化方法相比,再生集料掺量对水泥稳定碎石性能的影响更为显著.再生集料压碎值与水泥稳定碎石力学强度之间并不一定具有很好的相关性.     

沥青混凝土矿料级配的发展方向

简要介绍了当前高速公路和其他高等级公路沥青面层矿料级配的发展方向,即是粗集料断级配;较详细介绍了笔者于2005年发明的粗集料断级配多碎石沥青混凝土SAC系列设计和检验方法,最后,简要介绍了多碎石沥青混凝土的六大优点。