重载铁路水泥改良膨胀土路基动力特性数值研究

相比普铁与高铁而言,列车动载作用下重载铁路路基的动力特性更突出。依托浩吉重载铁路工程背景建立\"列车-有砟轨道-基床-地基\"三维数值模型,对不同荷载条件下重载铁路水泥改良膨胀土路基的动力特性进行分析。同时,结合室内动三轴试验,获取水泥改良膨胀土填料临界动应力,并建立填料累积变形经验模型,综合\"强度-变形\"指标对重载铁路水泥改良膨胀土路基的长期动力稳定性进行评估。结果表明:路基动应力受轴重影响敏感性大于车速,轴重25～30 t重载列车动载作用路基面动应力是预留客运列车作用时的1.2倍;不同列车荷载作用下重载铁路改良膨胀土路基的动应力沿深度逐渐衰减,动力影响深度是基床设计厚度(2.5 m)的1.2～1.6倍,但影响范围内路基动应力水平远小于填料临界动应力范围,说明路基动强度稳定满足要求;结合动三轴试验\"应变-振次\"稳定性曲线,建立考虑振次、应力水平等多因素的水泥改良膨胀土填料累积变形经验模型,预测400万振次基床表面累积变形为5.5～6.5 mm,其中前150万振次累积变形量占比达85%以上,说明路基动变形稳定满足要求;数值结果与文献测试数据吻合,验证模型的合理性。     

水泥改良风积沙无侧限抗压强度影响因素分析

为了研究水泥掺量、压实系数、养护龄期等因素对水泥改良风积沙无侧限抗压强度的影响,开展一系列无侧限抗压强度试验。试验选取的水泥掺量为4%,5%,6%,9%和11%,养护龄期 1,3,7,14,28,56和90 d,压实系数为0.90,0.93和0.95。试验结果表明,水泥掺量、压实系数、养护龄期以及水泥掺量与压实系数的交互作用对水泥改良风积沙无侧限抗压强度的影响都具有显著性。水泥改良风积沙的无侧限抗压强度随着水泥掺量的增大呈幂函数增大,水泥掺量从4%提升至11%时,试样的无侧限抗压强度提升了6.2～6.26倍;水泥掺量越大,无侧限抗压强度增长比越大。水泥改良风积沙的无侧限抗压强度随着压实系数的增大而增大,压实系数从0.90增大到0.95时,试样的无侧限抗压强度增大了20%～67%;但强度增长幅度随着压实系数增大而降低,低压实系数下的水泥增强效果更显著。随着养护龄期的增长,水泥改良风积沙的无侧限抗压强度呈双曲线函数增长,28 d龄期的无侧限抗压强度为7 d龄期的1.21～1.50倍,90 d龄期的无侧限抗压强度为7 d龄期的1.31～1.78倍,强度增长率随着养护龄期逐渐减小。建立了水泥改良风积沙无侧限抗压强度受水泥掺量、压实系数、养护龄期等因素影响的多元非线性预测模型,预测效果好。研究成果可以为风积沙地区铁路路基基床设计提供参考。     

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.     

西韩城际铁路湿陷性黄土地层现场浸水试验研究

在分析西韩城际铁路沿线黄土分布特征的基础上,选取代表性场地开展现场试坑浸水试验。试验结果表明：场地实测最大自重湿陷量为46 mm,仅为室内压缩试验计算值的0.23倍;湿陷土层厚度15 m,除Q₃黄土全部具有湿陷性外,Q₂上部黄土亦具有湿陷性;地表水自然入渗深度超过50 m,浸润角约为40°,浸润范围约为浸水试坑直径的1.7倍。对现场实测值和室内计算值差异原因进行深入分析,得出在黄土结构未完全破坏之前,发生过湿陷的土体在特定条件下还有可能再次湿陷的结论。     

客运专线石灰改良黄土力学特性试验研究

改良土问题是高速铁路路基的重要内容,通过大量的土工试验和理论分析,研究石灰改良黄土的击实特性、压缩特性、强度特性以及影响因素,论证石灰改良黄土作为高速铁路路基基床底层填料的可行性,为黄土地区铁路客运专线路基填料的选择和应用提供参考依据。     

大何铁路路基水泥改良粉细砂填料的试验研究

新建大塔—何家塔铁路按国铁Ⅰ级、重型轨道及电气化铁路标准设计,对路基填料要求及工后沉降控制较严。线路所经地区地表及浅层多分布第四系全新统风积粉细砂,可用作路基基床的A、B组填料稀缺。为降低建设费用,提高路基填筑质量,需对粉细砂填料进行水泥改良。在总结水泥改良粉细砂填料物理化学变化过程的基础上,进一步对改良剂掺量、压实度、养护龄期等影响粉细砂填料改良的主要因素进行了室内试验研究,得出大何线路基改良粉细砂最佳水泥掺量为5%、填料压实度为0.93,养护龄期建议根据实际承载力的设计要求合理选择。     

铁路路基压实质量连续检测指标的相关性及影响因素

依托兰张(兰州—张掖)铁路施工段开展现场试验,对路基压实质量检测指标之间的相关性及影响因素进行分析,研究了激振力、碾压速度对压实计值(CMV)变异系数的影响;基于回归分析得到CMV与动态变形模量E_vd、土体刚度G_eo、压实度K等压实质量检测指标之间的相关系数,并比较了不同压实工艺对CMV相关性校验的影响。结果表明：激振力引起的CMV变异系数偏差为6.74%～7.39%,碾压速度引起的偏差为1.46%～2.11%,激振力对CMV稳定性影响更大;激振力对CMV相关性校验影响显著,而碾压速度和碾压遍数对其影响较弱;鉴于CMV和Evd检测的便利性及两者之间良好的相关性,进行路基压实质量连续检测时宜采用CMV连续检测为主、传统E_vd检测为辅的方法,并在连续压实控制中尽量保持激振力稳定。     

水泥改良膨胀土重载铁路路基填料的可靠性研究

重载铁路路基相比普通铁路和高速铁路路基承受更大的动力荷载,对填料要求更为严格。新建蒙西至华中地区铁路煤运通道（简称蒙—华重载铁路）三荆段（三门峡—荆门）沿线分布大量膨胀土,拟采用水泥改良膨胀土作为该区段路基填料。鉴于目前中国尚无在膨胀土地区修建重载铁路的实践与案例,针对重载铁路水泥改良膨胀土路基填料可靠性研究相对偏弱。为此,首先结合室内动三轴试验,系统探索重载铁路基床底层及以下路堤结构范围内水泥掺量3%和5%改良膨胀土的临界动应力;然后借助现场试验测试路基实际动应力水平,对水泥掺量3%和5%改良膨胀土填料的可靠性进行评估。研究结果表明:基床底层水泥掺量5%改良膨胀土填料临界动应力范围148.8～233.1 kPa,大于该范围实测路基动应力水平<71.45 kPa;基床底层以下路堤掺量3%改良膨胀土填料临界动应力范围142.5～249.7 kPa,大于该范围实测路基动应力水平<25.25 kPa,说明水泥改良膨胀土用作蒙-华重载铁路路基填料动力可靠性满足要求。研究结果对探索重载铁路基床范围内动力水平及水泥掺量3%～5%改良膨胀土填料的可靠性评估具有重要理论意义。     

城际铁路黄土填料路基压实响应与力学特征研究

以陕西西法城际铁路为依托,采用不同型号单钢轮振动压路机进行现场填筑工艺试验,研究了黄土填料压实技术特征参数及其响应规律与力学特征。结果表明:柳工22 t单钢轮振动压路机强振8遍时压实系数达到最大,松铺厚度30,35,40 cm时压实系数分别为0.956,0.953,0.913,压实厚度分别为25,30,35 cm;中大39 t单钢轮振动压路机强振6遍时压实系数达到最大,松铺厚度45,55 cm时压实系数分别为0.955,0.915,压实厚度分别为35,45 cm;黄土路基的压实系数K与地基系数K30、动态变形模量Evd存在线性关系;黄土路基的K30与Evd存在线性关系。     

郑西客运专线路基黄土填料水泥改良试验研究

通过大量的水泥改良黄土室内试验及理论分析,研究不同配合比下水泥改良黄土的击实特性、压缩特性、强度特性及水稳性,分析并得出影响改良黄土强度变化的主要因素有改良土体的含水量、水泥配合比以及改良土的养护龄期等。试验结果表明,经水泥改良后黄土的压缩性、强度及水稳性均得到很好的改善,满足设计要求,最终论证水泥改良黄土作为路基填料的可行性。     

蒙脱石含量对粉质黏土填料压实和强度的影响

鉴于黏土矿物中蒙脱石的亲水性最强,开展了蒙脱石含量对粉质黏土压实及直剪强度特性影响的试验,运用凸面接触微观模型分析了蒙脱石对抗剪强度的影响机理,采用偏相关分析方法分析了影响粉质黏土抗剪强度因素的主次关系。结果表明:随着蒙脱石含量提高,粉质黏土的最大干密度呈加速减小的非线性变化趋势,最优含水率呈加速增大的非线性变化趋势;粉质黏土抗剪强度与蒙脱石含量呈负相关性,并随垂直压力增加趋于明显;饱和含水率条件下,粉质黏土摩擦角随蒙脱石含量增大呈线性减小趋势,黏聚力随蒙脱石含量增大呈线性增大趋势;影响粉质黏土抗剪强度的主导因素依次为垂直压力、含水率、蒙脱石含量、压实系数。     

高温养护下水泥改良风积沙抗压强度试验研究

研究目的:新疆和田至若羌铁路经过塔克拉玛干沙漠南缘,地表以风积沙为主,水泥改良风积沙是沙漠地区铁路路基基床填筑的关键技术。塔克拉玛干沙漠夏季地表温度最高可达70℃,水泥改良风积沙的力学性能和变形特性易受高温的影响,因此本文结合新疆塔克拉玛干沙漠的气候条件,开展水泥改良风积沙无侧限抗压强度试验,研究70℃高温养护条件下水泥掺量和压实系数对水泥改良风积沙的应力应变特征、无侧限抗压强度、峰值应变和刚度的影响。研究结论:(1)水泥改良风积沙的应力应变曲线近似正态分布,具有右偏态的特性;(2)高温养护条件下,压实系数为0.95时,水泥掺量为4%、5%、6%对应的水泥改良风积沙无侧限抗压强度分别为0.38 MPa、0.52 MPa和0.78 MPa,峰值应变分别为2.2%、2.4%和2.6%,刚度分别为10.4 MPa、16.2 MPa和22.8 MPa;(3)与标准养护条件相比,高温养护条件下水泥掺量为5%、压实系数为0.95的水泥改良风积沙的无侧限抗压强度和峰值应变分别降低了5.5%、22.7%,刚度增大了5.9%;(4)新疆和田至若羌铁路夏季施工时,考虑70℃高温养护条件,掺量5%的水泥改良风积沙能满足基床底层填料设计要求,避开高温施工环境条件,掺量4%的水泥改良风积沙能满足基床底层填料设计要求;(5)本研究成果可为风积沙铁路路基基床的设计、施工提供参考。     

含水率对K30值和Evd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。     

黄土区高铁路基挤密桩桩间土挤密效果检测与影响因素研究

对挤密桩桩间土挤密效果的研究众多,但多数研究都停留在定性分析上,结合中卫—兰州高速铁路路基试验段的挤密桩工程,对桩间土的挤密效果进行量化试验,并对其影响因素和施工工艺等进行总结。研究结果表明:桩间土挤密系数受桩间距、加固地基土原始含水量、现场成孔工艺和施工顺序的影响较大,且桩间土在平面不同位置和竖向不同深度处的挤密效果也不同。现场采用了增湿的方法,当天然土平均含水量接近最优含水量时,挤密效果最佳。检测取样的方法直接影响土样的原状性和检测结果的准确性,建议采用开挖探井或优化钻机取土器的方法取样。     

郑西客运专线湿陷性黄土填料水泥改良及填筑压实工艺研究

研究目的:确定郑西客运专线湿陷性黄土填料的改良技术和填筑压实工艺。研究结果:水泥改良湿陷性黄土最大干密度随时间呈衰减趋势;水泥改良湿陷性黄土的压实厚度严格控制在30 cm以内,松铺系数为1.1～1.2;水泥改良陷性黄土不适合采用强振碾压,一般来说静压的施工效果较好,碾压遍数控制在4～5遍;水泥改良湿陷性黄土的含水率对压实度影响较大,含水量偏差应控制在-0.5%～ 1.5%;尽量缩短水泥改良土从拌和到碾压完成的时间,遵循“三快一密实原则“:快速摊铺、快速整平、碾压密实、快速检测,确保碾压和检测在水泥初凝前完成。     

人工制备砂土湿陷性影响因素分析

根据湿陷性砂土矿物成分组分分析,选用无黏性细砂和胶结性黏土矿物煅烧高岭土制备人工湿陷性砂土,通过正交试验和单因素试验,研究人工制备砂土湿陷性与黏土矿物含量、压实度和初始含水量的相关关系,使试验结果具有可重复性和可控性。试验结果表明：1)影响人工制备砂土湿陷性的主要因素依次为：压实度>高岭土含量>初始含水量;2)人工制备砂土的湿陷性随黏土矿物含量的增加,呈现出先增大后减小的变化规律;3)高岭土含量为20%的人工制备湿陷性砂土的湿陷系数与孔隙比成正比关系,与干密度呈反比关系;4)砂颗粒周围包裹着黏土薄膜,黏土薄膜上包裹着结合水膜,形成的双层膜结构是砂土在水的作用下产生湿陷原因。该研究结论可为铁路工程中湿陷性砂土地基的处理提供参考和技术支持。     

E_(vd)路基压实标准在铁路规范中的规定与特点

介绍国外动态变形模量Evd路基压实标准的发展与现状 ,以及我国对Evd从研究、应用 ,到纳规的发展过程 ;阐述Evd标准在高速铁路客运专线、新建铁路以及既有线提速改造中的应用特点与前景     

重载铁路路基斜向注浆挤密桩加强效果研究

在重载铁路既有线扩能改造及重载铁路路基加强的背景下,以重载铁路路基为研究对象,针对路基经斜向注浆挤密桩加强前后的静动力效果变化,运用有限元模拟软件Plaxis 中的塑性分析计算模块和动力分析模块对其进行数值分析研究。研究结果表明经斜向注浆挤密桩加强后的重载铁路路基静力变形减少20%,动力响应值降低30%,表明斜向注浆挤密桩对重载铁路路基的加强效果明显,具有可行性。     

高速铁路水泥改良钻渣路用性能研究

填料种类直接决定了高速铁路路基的工程造价,为了降低工程造价及减少环境污染,将钻孔灌注桩钻渣进行改良利用,并通过室内土工试验研究钻渣的水泥、石灰改良土的工程性质与改良效果。以沪苏湖高速铁路上海段为工程依托,采用钻孔灌注桩钻渣的水泥改良土作为路基填料,在泥浆状的钻渣中掺加2%石灰,压成钻渣泥饼,再采用4%水泥改良,试样7 d饱和无侧限抗压强度均大于460 kPa,满足高速重载铁路对路基填料的要求。之后选取路基试验段,研究现场填筑施工工艺,分析路基填筑施工关键控制参数、碾压组合以及施工质量评价指标,研究表明,水泥改良钻渣路基施工工艺简单、机械化程度高、质量易于控制。