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。     

重载铁路路基基床不同改良厚度的动力响应研究

重载列车荷载对路基基床的影响较为显著,为探究北方风沙地区选择水泥改良的粉细砂作为基床填料后路基体的变形及动力稳定性。通过动三轴试验对比分析了不同掺入率水泥改良土临界动应力大小及不同围压下回弹模量的变化规律,进一步结合FLAC3D建立三维动力仿真模型,重点探讨了列车激励荷载作用下路基基床换填不同厚度的5%水泥改良土时动应力、沉降变形、振动加速度的变化分布规律。结果表明:5%水泥改良土临界动应力、回弹模量较原状土提高幅度最大;路基体竖向动应力、位移、加速度峰值均随深度增加而逐渐减小;路基基床对动应力的扩散抑制作用较强,动荷载传递经基床后平均衰减约83.5%;路基沉降主要产生在中上部,且随基床底层改良厚度增加路基顶部最大竖向位移逐渐减小,最大减小约45.6%;此外,振动加速度传播经改良后的路基基床衰减幅度较明显,约为69.4%。     

石灰改良膨胀土用作无砟轨道铁路填料研究

武汉至孝感城际铁路采用无砟轨道,对填料的要求高,而武汉至孝感城际铁路沿线能直接用于填筑的填料严重匮乏,沿线附近仅有少量填料只能满足基床底层的填筑要求,路基本体填料需采用膨胀土作为填料。通过改良试验研究,确定膨胀土改良是否可以满足本线的路堤本体填筑以及改良土的合适的掺灰比。天河机场附近膨胀土在掺入6%生石灰改良后,膨胀土改良土可以作为无砟轨道铁路路基本体的填料。     

铁路膨胀土路基填筑试验研究

研究目的：本文结合时速200km铁路客货共线路基压实度要求，通过对不同膨胀土填料进行室内试验，提出满足路基工程要求的改良方案和质量检测方法。 研究方法：收集国内外相关资料；进行现场填筑试验；研究满足时速200km客货共线铁路要求的路堤的压实施工工艺及压实质量检验方法、评判标准等。对石灰改良土进行粉碎、拌和、碾压等施工工艺研究，提出合理的施工参数及评判标准。 研究结果：通过实验验证设计并探讨适宜的路基结构形式及边坡防护形式；对不同膨胀土填料进行室内改良试验，提出满足本线路基工程要求的改良方案；提出改良土粉碎、拌和及压实施工工艺的试验成果及适宜的路堤填筑质量检验方法。研究结论：石灰改良膨胀土的塑性指标，相对膨胀土有明显改善，液限含水量基本保持不变、塑限含水量提高、塑性指数降低；掺石灰后，最佳含水量得到增加，而最大干密度则减小。     

膨胀土（岩）湿化性的试验方法研究

对膨胀土（岩）湿化性的各种测试方法进行比较，研究了试验用水，网板孔径，试样尺寸、摆放方位、初始含水率、温度、团粒大小及干容重对湿化性试验结果的影响，对试验方法的完善具有一定的理论和实践意义。     

铁路路基膨胀土填料的石灰改良试验研究

研究目的：膨胀土的改良是膨胀土工程地基处理研究领域中的重要课题之一，已受到岩上科学工作者和工程师的普遍关注。合宁铁路沿线粘土具中-弱膨胀性，不能直接用作铁路路基填料，必须进行改良处理。 研究方法：本文结合合宁铁路路基试验工程，进行膨胀土填料的室内石灰改良试验研究，对比分析膨胀土改良前后的物理力学性质和胀缩性，及膨胀土填料的改良效果。 研究结论：用石灰作为膨胀土的改良剂是可行的；经石灰改良处理后膨胀土的颗粒组成、物理性质、胀缩特性均有明显改善，力学强度及水稳特性得到提高，能满足铁路路基填料的要求；石灰掺灰比中膨胀土为6％，弱膨胀土为5％；石灰宜采用三级标准以上的高等级石灰，采用低等级石灰改良时应相应增加石灰的掺入量。     

重载铁路隧道基底动力响应数值仿真分析

研究目的:重载列车作用下,隧道基底易出现开裂、破损等病害,严重影响行车安全.因此,研究重载列车荷载作用下隧道基底动力响应特征进而为隧道基底病害治理提供依据具有重要理论意义和实践价值.研究结论:(1)以山西中南部铁路某隧道为研究背景,采用ANSYS软件建立了重载铁路隧道基底动力响应分析模型,采用人工激励的方式模拟列车振动...     

阳安二线膨胀土填料改良研究

拟建阳安二线沿线膨胀土广泛分布,膨胀土不能直接作为路基填料,如果选取合格填料,运距较远、投资大,而且挖方地段的膨胀土又得弃掉、占地多,极不经济。通过选取现场两处代表性取土场取样,生石灰粉作添加剂,按4%、6%、8%、10%四个级别的掺入比做室内改良试验,试验表明:生石灰掺入比大于4%改良后,能达到消除膨胀性的目的,改良土有较好的水稳性和较高的强度,能满足设计要求;改良土较原膨胀土有较高的抗压强度和剪切强度,且随生石灰的掺入比增加而增大;得出了路基不同部位、不同膨胀级别膨胀土的生石灰粉掺入比,为阳安二线路基填料设计提供了理论依据。     

铁路路堑边坡膨胀土的化学改良试验研究

研究目的：在路堑膨胀土边坡中，如何进行膨胀土的改良处理是岩土工程研究领域中的重要课题之一，亦是铁路工程建设中最突出的地质灾害之一。研究方法：本文结合某铁路膨胀土边坡防护试验工程，采用一种生态改性剂进行膨胀土化学改良试验研究，探讨膨胀土的化学改良机理及改良效果，对比分析膨胀土改良前后的物理力学性质及胀缩性，研究该路段膨胀土的改良方案。研究结果：用生态改性剂进行膨胀土的改良是可行的，改良处理后的膨胀土的颗粒组成、物理力学性质、胀缩特性均有明显的改善，力学强度及水稳定性得到提高。研究结论：改性土的工程性质得到了很大的改善；边坡土体改良深度在80-100cm左右，超过1m后，改良效果不理想，化学改良最佳喷洒次数为3～4次。     

合肥地区膨胀土填料改良的室内试验研究

根据合肥地区土源的特性并结合实际工程需要,对膨胀土及其石灰改良土的物理力学性质进行了一些室内试验研究,提出了一些初步的看法。     

膨胀土路基石灰改良试验研究

膨胀土是一种特殊性质的土,不同的掺灰率对膨胀土性质的改变也不同。对膨胀土进行石灰改良试验研究,总结掺灰率对膨胀土的胀缩性与强度的影响规律,对比分析不同掺灰率改良后膨胀土的最佳含水量、最大干密度、无侧限抗压强度、掺灰前后承载比等指标,从而确定最佳掺灰率。     

新建合宁铁路改良膨胀土填筑路基沉降规律研究

结合合（合肥）宁（南京）客运专线改良膨胀土填筑路基试验段,根据膨胀土地基上填筑路基的不同基底处理方式、不同边坡防护形式来设置观测断面,通过埋设沉降板、路基边坡变形观测桩,对路基沉降及变形进行观测,研究膨胀土地基的沉降变形、主要影响因素及改良膨胀土路基的变形规律,预测工后沉降。通过对比分析,发现改良膨胀土填筑路基成型初期沉降受载荷以及天气影响明显,随着时间的推移,变形逐渐趋于稳定,路基成型后期受天气影响不显著,路基表现稳定。说明石灰改良膨胀土具有良好的工程性质,改良灰土填筑路基具有良好的水稳定性和抗变形能力,从而为全线设计施工提供了依据。     

合肥-南京铁路试验段改良膨胀土路基沉降分析

新建时速200km合肥—南京客货共线铁路的大部分路基为膨胀土地质,对膨胀土质进行改良,对路基填筑工艺和质量进行控制,是合宁铁路建设取得成功的关键。在工程试验段设置了改良膨胀土路基沉降观测断面,通过研究试验段改良膨胀土路基基底沉降、改良膨胀土路基本体压密特性、路桥(涵)过渡段路基压密特性等变化规律,预测工后沉降非常微小,能够满足路基工后沉降的技术要求。     

南宁膨胀土膨胀变形规律的试验与应用研究

通过不同初始干密度、初始含水率在不同垂直压力下的膨胀变形试验,研究南宁膨胀土的膨胀量与初始干密度、初始含水率以及垂直压力的相关关系。研究结果表明,膨胀量随初始干密度的增大而增加,随初始含水率和垂直压力的增加而减小;通过回归分析发现,膨胀率与初始干密度和初始含水率成线性关系,而与垂直压力成半对数线性关系。在此基础上,建立了南宁膨胀土膨胀率的三元回归方程,并通过某大型模型试验验证了该方程的正确性与实用性。本文所建立膨胀率三元回归方程为简便而准确地预测和估算膨胀土地基的膨胀潜势和差异隆起提供了依据。     

南友公路膨胀土化学改良的试验研究

依据膨胀土的化学改良理论,以自由膨胀率为标准,用10种化学材料对广西南友公路中等膨胀土进行了化学改良试验研究,得出了每种材料的改良效果和最佳掺入量。试验结果表明,掺入0.5%~0.7%的有机化学试剂甲基丙烯酸甲酯和环氧树脂E401可显著降低膨胀土的膨胀性。     

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。     

膨胀土损伤增量规律试验研究

进行了原状膨胀土浸水及不浸水的三轴剪切试验过程的CT扫描。提出了密度损伤增量、空隙损伤增量和总损伤增量的概念。发现在剪切过程中随着轴向位移的增大,对于干土样,密度损伤增量开始缓慢地增大,当达到峰值强度后,密度损伤增量开始迅速减小;孔隙体积在一直增大,裂隙在不断扩展;膨胀土的总损伤增量随着剪切位移的增大开始有微小的增量,但是峰值强度过后,开始大幅度的减小,说明开始时,密度损伤增量占优势,且试样被压密,后来孔隙的发展占优势,直接导致膨胀土的破坏。对于湿样,密度损伤增量随加水量的增大呈先增加后减少的变化,空隙损伤增量随加水量的增加而增加,总损伤增量随加水量的增加呈先增加后减少变化趋势,说明后期膨胀占优势,最终导致试样的破坏。     

合宁客运专线石灰改良膨胀土路基试验研究

研究目的:为克服合宁客运专线大量中弱膨胀土遇水膨胀、脱水干缩不能直接作为路基填料的特性,本文特结合合宁客运专线全椒路基试验工程,进行膨胀土填料的室内石灰改良试验、填筑工艺试验等研究。研究结论:经过试验研究及工后沉降观测分析,得出石灰作为膨胀土的改良剂并通过改进的施工工艺进行实施,能满足客专线路基填料的各项指标和要求。     

铁路路基弱膨胀土干湿循环作用试验研究

为了研究弱膨胀土作为铁路路基填料的适用性,采用室内试验的研究方法,对东北严寒地区某铁路地基弱膨胀土进行不同含水率幅度变化的干湿循环试验,分析其裂隙拓展、胀缩变形和抗剪强度参数变化规律.试验结果表明:弱膨胀土随干湿循环产生裂隙,进而裂隙分支拓展并贯通,网格化后破坏后趋于稳定,并具不可逆性;在干湿循环作用下,弱膨胀土的膨胀...     

渗水作用下膨胀土中单桩承载变形特性研究

目前膨胀土中桩基设计仍基于非膨胀土力学的设计原则。基于FLAC3D采用热-力耦合方法实现吸热膨胀来模拟膨胀土的吸湿膨胀,并重点阐述温度场模拟湿度场的关键参数取值方法。建立膨胀土中单桩三维实体模型,得出渗水作用下膨胀土中单桩的荷载变形特性、桩侧摩阻发挥特征,并分析了桩长、桩径、膨胀系数等对单桩承载特性的影响规律。研究结论:非扩底桩最小桩长宜大于2倍膨胀影响深度;细长桩比短粗桩更能有效降低膨胀土中桩顶的位移。该方法可获得渗水作用下任一时刻的桩身受力变形特性,为研究膨胀土中桩基受荷性能提供一种可行的变通手段。