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。     

考虑级配影响的透水性基床填料细观空隙特征研究

大空隙级配碎石填料因其较好的渗透性能广泛应用于透(排)水性基床,然而级配对细观三维空隙特征的影响尚不明确。针对此不足,对3种代表性级配的透水性基床填料试样开展室内新型平板振动压实试验,并对压实后的试样进行高精度工业XCT扫描,重构其三维模型并获取其内部空隙,计算面空隙率、等效体积和三维形态等空隙结构特征指标,分析不同级配(颗粒堆积结构)对其三维形态及分布规律的影响。研究结果表明,不同级配的试样其内部面空隙率沿高度方向总体呈对称分布,即两端大中部小,骨架密实型颗粒堆积结构试样其面空隙率处于最低水平且沿高度方向的差异性最小,骨架空隙型颗粒堆积结构试样其面空隙率最大且不均匀性也最大;随着颗粒堆积结构从悬浮密实型过渡至骨架密实型再至骨架空隙型,试样内部空隙总数量大幅减小,孤立微空隙和小空隙数量减小,连通性较好的中空隙与大空隙增多;空隙形态逐渐演化为不规则型和长条型,并从较为圆润丰满型过渡至边缘残缺型,具有更好的连通性,可提供水气运移的通道。优化颗粒堆积结构有利于形成连通空隙并提供渗流通道,进而提升基床填料的水-力特性。研究结果可为透水性级配碎石基床填料的优化设计提供理论依据和技术参考。     

高速铁路路基戈壁土填料工程特性试验研究

以兰新铁路第二双线路基试验段路基工程为依托,对试验段戈壁土填料进行了颗粒分析、击实、大型剪切以及大型压缩等室内土工试验,并结合现场试验进行压实特性分析.试验结果表明:戈壁土填料的压实特性与填料的级配及其颗粒组成有关;现场压实时,需从填料的细颗粒含量、现有技术、经济等因素来综合控制压实含水率;不同的戈壁土填料,其抗剪强度及压缩特性亦不同;压实系数对戈壁土填料的抗剪强度特性及压缩特性均有很大的影响;含水率对戈壁土填料抗剪强度特性及压缩特性亦有一定的影响;戈壁土填料可以通过增大压实系数或反复加载,来获得良好的压缩特性.     

火山渣铁路路基的渗透稳定性研究

火山渣颗粒由于本身含有较多的蜂窝状孔隙,导致火山渣砾石土的渗透特性有别于普通的砾石土,使得由其填筑的铁路路基极易发生雨水下渗将填料中细颗粒带走的管涌式冲蚀破坏。据此,分析火山渣砾石土填料的渗透破坏类型,运用自制加工的垂直渗透仪测定雨水在路基中下渗时的水力坡降值与临界水力坡降值,探讨雨水渗透下火山渣砾石土路基的渗透稳定性。研究表明:火山渣砾石土填料的渗透破坏类型为过渡型,其发生渗透破坏的临界水力坡降值大于9.12,远大于雨水在路基中下渗时的水力坡降值1.02,表明采用火山渣砾石土填筑的路基在雨水的长期渗透冲蚀下不会发生渗透破坏。     

铁路路基填料分类深化研究

根据泰波最大干密度理论和粒子干涉理论,分析不均匀系数取值范围及其对孔隙率的影响,提出颗粒级配的改进方案:当不均匀系数大于或等于10且曲率系数为1～3时,定义填料的颗粒级配为良好级配;当不均匀系数大于或等于10且曲率系数小于1或大于3时,定义填料的颗粒级配为间断级配;当不均匀系数小于10时,定义填料的颗粒级配为均匀级配。通过对影响填料工程性能因素的分析,并结合工程实践,提出填料分类分组的建议方案:在巨粒土和粗粒土中,细粒含量按5%,15%和30%分界;将细粒含量大于或等于15%的巨粒土和粗粒土划分为粉土块石、黏土块石、多粉土块石和多黏土块石等;对于细粒土,在粗粒含量大于或等于30%的条件下,将砾石含量大于或等于25%的细粒土定义为含砾液限土,否则定义为含砂液限土;巨粒土和粗粒土母岩的饱水抗压强度应大于或等于20MPa;在砾石类土划分中增加5mm粒组界限。     

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。     

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。     

拉日铁路冻土路基边坡新型柔性加筋土防护试验研究

在拉萨至日喀则铁路冻土路基边坡防护设计中首次采用新型柔性加筋土边坡防护结构。通过对所选填料的室内颗粒分析、剪切试验,土工格栅的冻融循环试验、拉拔试验,及现场监测与分析,研究柔性加筋土的防护效果。结果表明:填料为粗粒土,属于A组填料,颗粒级配良好;高强聚酯经编土工格栅破坏时的应变10%,并且5%应变时的抗拉强度100 kN/m,强度和变形能满足使用要求;随法向应力的增大,界面剪应力峰值及其对应的拉拔位移均随着增大;角砾石嵌固作用好,在压实后变位相对困难,可优选角砾石作为加筋土边坡的填料;边坡最大沉降136 mm,发生在路肩,不会对加筋土护坡的稳定性和路基结构造成较大影响。实践证明,将高强聚酯经编土工格栅加筋土预制混凝土块防护结构,用于多年冻土地区路基边坡防护的设计与施工中切实可行,它在保护多年冻土和保证边坡本身的稳定性方面能够满足要求。     

封闭条件下粉土填料冻胀特性试验研究

以神朔(神木—朔州)铁路路基冻害严重地段路基填料中低液限粉土填料作为试验土样,进行由上向下冻结的室内封闭系统冻胀试验,分析压实系数、含水率、冷端温度对其冻胀特性的影响。结果表明:低液限粉土填料的初始冻胀含水率和最优含水率相当,约为15%;随着土体初始含水率从15%增大到21%,冻胀量和冻胀率出现显著增大;含水率和压实系数相同时,冷端温度的降低会导致前期冻胀速率增大,冻胀量和冻胀率逐渐增大;其他条件相同时,随着压实系数从0.89增大到0.93冻胀量和冻胀率也略有增大。     

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。     

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.     

武广客运专线砾石类A、B组填料试验研究

武广客运专线采用无碴轨道形式,要求工后沉降不大于15 mm,路基作为控制沉降的重点部位,必须按"土工结构物"的理念组织施工。设计上对路基的填料要求采用A、B组料,XXTJV标段管区碎石类A、B组料短缺,无法满足施工要求,但沿线其它区段砂砾石储量丰富,为此对砾石类A、B组料进行了大量试验研究,并提出了满足武广客运专线要求的砾石类A、B组料组成及施工工艺。     

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。     

粉细砂土填筑压实技术试验研究

通过室内及现场试验,对粉细砂土物理力学性质和压实工艺进行研究,结果表明:粉细砂土颗粒均匀集中,通过增加单位击实功的方法不能有效提高粉细砂土的最大干密度;粉细砂土对较高含水率具有很强的敏感性,且最优含水率右侧强于左侧;粉细砂土压缩至稳定所用时间很短,碾压过程较为省时;依靠增大碾压压力来提高粉细砂土压实度的方法不可行;粉细砂土的抗剪强度峰值随法向压力增大而提高;总结了粉细砂土有约束碾压的技术参数。     

预崩解炭质泥岩路堤填料工程性能试验研究

预崩解炭质泥岩作为路堤填料已在我国西南地区路堤工程中广泛应用,通过室内试验系统分析压实度、含水率以及酸碱环境对预崩解炭质泥岩路用性能、力学性能及渗透特性的影响,并结合娄底龙琅高速对其应用情况进行研究。研究结果表明:预崩解炭质泥岩的回弹模量、CBR值、抗压强度随压实度的增大呈线性增长,随含水率的增大呈现先增大后减小的波动趋势;CBR值和抗压强度随pH值的增大呈负相关变化,而回弹模量则随pH值的增大呈正相关变化;预崩解炭质泥岩渗透系数随压实度的增大逐渐减小,随含水率的增加逐渐增加,pH值的增大均可使渗透系数增大,其中压实度对预崩解炭质泥岩的渗透系数影响最大;随含水率的增加,预崩解炭质泥岩微观结构由粒状转变为片状,酸性环境下试样片状结构的厚度较碱性环境薄,碱性环境下试样微观结构呈块状且粉末状成分增多。     

含石率对石英砂岩类碎石土力学特性的影响研究

为探究含石率对石英砂岩类碎石土力学特性的影响,以湖南益阳某滑坡石英砂岩类碎石土为研究对象,对24组碎石土试样在不同围压(100,200和300 kPa)下进行三轴力学试验.研究结果表明:10％～30％含石率碎石土的应力应变曲线与正常固结土的应力应变曲线不同,在较高围压下出现了应变软化现象.这表明碎石的加入,会改变原有正...     

地铁深基坑工程抗突涌准幕灌浆技术研究

杭州某地铁深基坑工程由于地连墙在圆砾层中成槽困难,使得地下连续墙（以下简称“地连墙”）插入深度减小,不能满足承压水抗突涌稳定性要求,基于此,依托该地铁深基坑实例,通过现场灌浆对比试验,确定帷幕灌浆参数,并按此参数设置帷幕灌浆,填充地连墙未隔断的圆砾层,与地连墙搭接形成封闭的阻水帷幕,解决承压水抗突涌问题。研究表明：圆砾层的孔隙度大、渗透性好,可进行灌浆处理;帷幕灌浆能够节省工期,节约造价,有效地解决圆砾层的承压水抗突涌问题。     

单向冻结条件下饱水砂卵石冻胀融沉特性试验研究

以北京典型饱水卵石7#地层为研究对象,利用恒温恒压冻胀融沉仪,研究不同干密度饱水砂卵石在开放系统和封闭系统条件下的冻胀率、融沉系数、冻胀力及水分迁移量。试验结果表明:①饱水砂卵石的冻胀率和融沉系数均小于1%,远小于黏土、粉土的冻胀率和融沉系数,且随干密度的增大而减小;②封闭系统砂卵石冻胀率(力)和融沉系数大于开放系统;③饱水砂卵石冻胀过程是排水过程,排水量占土颗粒质量比例不超过1%;④无论是开放系统还是封闭系统,砂卵石经冻胀融沉后,总有一定的变形残余量。研究成果为冻结法在北京深层地下空间应用提供理论依据和参考。     

戈壁粗粒土填料填筑铁路路基压实评价指标研究

选取兰新铁路第二双线4个具有代表性的路基试验段,进行戈壁粗粒土填筑路基的压实质量评价指标研究。研究表明:粗粒土填料填筑路基的孔隙率偏小,但现有规范规定的孔隙率标准偏大,起不到控制路基密实度的作用,因此提出用填料的细颗粒室内击实试验得到的孔隙率换算整体孔隙率的方法控制粗粒土填筑路基的密实度;K30能较好地反映填料的塑性变形,且对压实质量敏感,比Ev2更适合作为路基压实质量的评价指标;Ev2/Ev1控制路基压实质量的实质是Ev1在起作用;规范不应用统一的Ev2/Ev1标准,而应根据填料的粗颗粒含量制定相应的Ev2/Ev1标准,填料的粗颗粒含量越多,填筑的路基的弹性变形量越小,Ev2/Ev1的规范标准应越大;Ev1的测试深度比K30大,且塑性变形在总变形中的比例也大,因此可以考虑将Ev1设定为路基压实质量的评价指标。     

膨胀土与结构物接触面的力学特性试验研究

桩周土的性质是影响桩侧摩阻力最直接的决定因素。膨胀土具有吸水软化的特性,膨胀土中桩侧摩阻力的发挥受膨胀土性质的影响很大。通过改进的直剪仪,对12种不同含水量、不同干密度的膨胀土与混凝土块接触面进行直剪试验,研究膨胀土性质对接触面特性的影响。结果表明:膨胀土与混凝土块接触面的剪切曲线均呈加工软化型,其峰值剪应力、残余剪应力符合Mohr-Coulomb准则,因此可将膨胀土与结构物接触面的剪切曲线简化为三折线曲线;接触面切向刚度系数不随垂直压力而变化,但与膨胀土的性质有关,随干密度的增加而增大,随含水量的增加而减小;接触面的强度指标也随干密度的增加而增大,随含水量的增加而降低。