铁路路基动态变形模量的数值模拟分析

介绍铁路路基动态变形模量理论计算公式的推导及动态变形模量的测试原理,采用有限元软件模拟动态变形模量的测试过程,分析承载板与土体接触压力、路基动态变形模量的影响因素,并计算动态变形模量的有效测试深度.结果表明:在承载板中心一定范围内,接触压力模拟结果较理论计算值大;土体的动弹性模量对接触压力影响很小,可以忽略;路基动态变形模量测试冲击荷载作用下,土体只发生弹性变形;动态变形模量与土体动弹性模量呈线性关系,路基动态变形模量的模拟结果大于理论计算值;土体的泊松比对动态变形模量影响较小;动态变形模量有效测试深度建议取0.5~0.6 m.     

季冻区悬臂式支挡路基温度场和应力场数值分析

路基土体冬季冻结体积膨胀,夏季融化产生沉陷,使路基常有病害发生,严重影响行车安全。L型挡墙作为一种轻型柔性预制支挡结构在适应冻胀融沉交替变形中有较大优势。运用有限元软件模拟季节冻土区悬臂式挡墙路基温度场与应力场分布,得到温度场曲线为一簇S型曲线,得到冻胀力分布规律为沿墙自上而下呈上小下大的三角形分布。     

粉煤灰与石灰、水泥改良黄土填料的试验研究

高标准铁路路基对填料选择要求较高,人工压实素黄土不能满足其使用要求.结合兰新铁路兰(州)武(威南)复线工程,对素黄土、粉煤灰黄土、粉煤灰与石灰(二灰)、水泥改良黄土填料,在不同掺合比、不同含水量下进行无侧限抗压强度试验,探讨粉煤灰与石灰、水泥改良黄土的强度特性与水稳性.试验结果表明:人工压实素黄土强度低,水稳定性差;粉煤灰可在一定程度上改善黄土强度特性.采用石灰与粉煤灰或低掺量水泥与粉煤灰可显著改善黄土强度特性,能满足高标准铁路路基基床底层及以下部位填筑要求;其改良效果与掺合比、含水量等有关.工程中可选5%石灰与10%～30%粉煤灰、2%水泥与10%～30%粉煤灰改良黄土作为路基工程填料,具有明显的技术、经济及环境效应.     

不同降雨模式下土质路基边坡渗流场研究

研究目的:降雨是路基边坡失稳最主要的影响因素,其中降雨模式是主要的影响参数之一。本文基于二维饱和-非饱和渗流理论,利用数值计算的方法对后峰型、均布型、中峰型和前峰型4种降雨模式下路基边坡渗流场的变化规律进行研究。研究结论:(1)降雨强度和降雨持时对路肩处最大孔隙水压力umax和最大饱和深度Hsmax均影响显著;(2)渗透系数ks对Hsmax的影响存在一个敏感区,在敏感区之内,增加ks才能有效减小Hsmax和路基表层孔隙水压力,ks太小或太大均对路基稳定性不利;(3)中峰型和前峰型降雨模式下,路基边坡稳定性最不利时段受渗透系数影响显著,ks在敏感区之内和敏感区域之外较小一侧时,此时间段起点不受渗透系数影响,只与降雨模式有关,此时间段终点随ks的增大而提前;(4)后峰型降雨模式下路基边坡的稳定性最差,前峰型降雨模式下路基边坡的稳定性最好;(5)本文研究成果可为路基边坡防护与加固方案设计提供依据。     

兰新铁路路基冻结过程中水分迁移及冻胀规律试验研究

通过室内冻胀试验,研究兰新铁路路基冻结过程中水分迁移和冻胀规律。结果表明:冻结后,封闭系统下试样上部含水率增大,且随初始含水率增大而增大,压实度对其影响较小,而下部含水率减小,中部含水率基本不变;开放系统下试样上部和下部的含水率均增加较多,且随压实度的增大而减小,中部含水率增加最少,但随压实度的减小和初始含水率的增大而增大。封闭系统下,试样的冻胀率随初始含水率的增加和压实度的减小明显增加,开放系统下各试样均会发生特强冻胀。兰新铁路路基基本处于封闭系统,其起始冻胀含水率在塑限附近,冻结过程中约有6.3～53.6mm的冻胀量,且极易发生严重的春季融沉病害。单纯采用增大路基压实度的方法不能有效整治路基冻融病害,而采用疏干排水孔群放软式透水管方法,可有效地隔断水分迁移的通道,并使融化水排出路基本体外,能有效整治路基冻融病害。兰新铁路K411+326里程路基采用该措施后,路基的平均最大冻胀量从38mm降至仅有2mm左右。     

不同含泥量与含水率下铁路板结道床的冻胀特性

洁净的道床不产生冻胀,但如果道床中混入粉黏土颗粒大于12％～15％时也能产生冻胀.本文通过室内板结道床道砟中粉黏粒含量的测试,以及对不同含泥量、不同含水率下室内冻胀试验的分析,找出板结道床的冻胀特征.研究结论:通过室内板结道床道砟中粉黏粒含量的测试,以及不同含泥量、不同含水率下室内冻胀试验分析,指出了道砟中由于粉黏粒含量超标引起的冻胀率一般小于4％,道床冻胀是道砟含泥量和道床内含水率共同作用的结果,在做好防排水的同时还要注意到含泥量对道床冻胀的影响,道床的弱冻胀性对铁路线性工程措施危害性大于普通建筑物,应引起足够的重视.     

水泥及水泥粉煤灰改良粉土填料性能试验研究

结合陇海线郑州至徐州段铁路电气化改造工程，需要用粉土作为填料填筑路基基床底层，从工程试验的角度对水泥改良粉土和水泥粉煤灰改良粉土后的物理力学性能进行了比较，从而为粉土改良后作为路基填料提出最佳掺量配比参考值。     

石灰及其与粉煤灰混合料改良粉土的试验研究

结合陇海线郑（州）徐（州）铁路电气化改造工程,对路基基床底层填料粉土用石灰及石灰粉煤灰改良粉土的效果进行了试验研究,得出石灰在早期能较好地改善其水稳性;随粉煤灰的掺合比增加,石灰粉煤灰改良粉土的无侧限抗压强度也在增大。在此基础上,提出石灰粉煤灰改良粉土掺合比建议值。     

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。     

重叠网格在船舶CFD中的应用研究

文章采用RANS方法和重叠网格计算了带自由液面的船舶绕流问题。计算网格采用重叠网格的型式,自由液面的模拟采用单相Level-Set方法,Reynolds应力采用k-ω模型,采用体单元有限差分方法和PISO算法求解RANS方程。文中简要描述了重叠网格和单相Level Set自由液面模拟方法的数学模型及求解。通过对S60单体船型约束模和自由模型采用重叠网格的数值求解及与试验结果的比较表明该重叠可较好地模拟带自由液面船舶自由态绕流问题。另采用重叠网格对一简单的双体船和三体船进行了数值求解,计算结果也表明重叠网格和单相Level-Set方法可较好地模拟带自由液面的船舶绕流问题。