兰新第二双线戈壁路基填料级配特性试验研究

兰新第二双线在新疆境内大范围穿越戈壁地区,戈壁地区路基填料分布广泛,差异性较大。针对戈壁地区路基填料级配特性,在试验段选取12个取土场的路基填料进行试验研究,从有效粒径、平均粒径、控制粒径、不均匀系数、曲率系数、颗粒级配、土样总质量等方面进行分析,得出取土场填料大部分为级配不良B组填料、不均匀级配连续土或不均匀级配不连续土;戈壁地区粗粒土填料的颗粒分析试验土样质量对评价填料的级配有较大影响;含水率较高的戈壁路基填料掺拌低含水率填料后可降低含水率,改善级配性能等结论。     

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。     

铁路路基戈壁土填料级配及压实特性分析

通过对新疆戈壁地区某铁路路基试验段各工点填料的颗粒分析试验、重型击实试验、振动击实试验以及现场的压实质量K30检测,分析戈壁粗粒土的颗粒组成、颗粒级配、粗颗粒含量及细颗粒含量对压实效果的影响。分析表明:新疆戈壁地区填料主要为不均匀级配不连续土,大部分属于B组填料,且由东向西由细变粗,属于缺级粗粒土,填料中1～2 mm粒径含量相对偏少,是造成填料级配不良的因素之一;填料中粗颗粒含量及细粒含量对最大干密度的影响显著,且存在着良好的线性关系。运用多元线性回归,建立了填料的颗粒级配特征粒径与最大干密度的回归方程。各工点现场K30检测结果分析表明,当填料的级配处在泰勒理想级配范围内,填料中粗颗粒含量在60%～70%左右时,压实效果良好。     

富水红层路基碎石改良填料力学特性试验研究

研究目的:为解决富水区红层黏土路基含水率高、无法压实等问题,本文通过向原状土中掺入一定粒径配比的弱风化红层泥岩碎石,制成不同级配和含水率的改良填料,然后进行重型击实试验、大型直接剪切试验及无侧限抗压强度试验,以获得满足铁路路基填筑要求的填料方案。研究结论:(1)红层原状土通过掺入弱风化泥岩碎石可有效降低原状土的含水率,改良填料的最优含水率为10.26%,最大干密度为2.22 g/cm~3;(2)最优含水率时改良填料的黏聚力c为29.336 k Pa,内摩擦角φ为32.86°,相较于红层天然原状土抗剪强度有明显的提高;(3)改良填料的无侧限抗压强度在含水率为8.85%时最大,达到518.80 k Pa,随着含水率的增加其逐渐降低;(4)通过混合弱风化红层泥岩碎石与红层黏土的改良填料,不仅没有改变红层黏土特性,而且能有效降低原状土填料含水率,增加抗剪强度和抗变形能力,改良后填料的含水率和压实性能满足《铁路路基设计规范》要求;(5)该改良方案可为西南富水红层地区铁路路基基床以下路堤填筑工程提供参考。     

循环荷载下粉土路基土的变形性状研究

为探讨铁路既有线粉土路基的工作性状及病害机理,通过室内动三轴试验,研究不同密实度、不同含水率粉土路基土在不同动应力水平下的循环累积塑性变形规律。结果表明:循环荷载下粉土路基土的累积塑性变形随动应力的增加而增大,随试样含水率的降低而降低,随压实系数的增大而减小,且动应力水平越高、含水率越大、压实系数越小,变化趋势越明显;在既有线路基动应力水平范围内及路基土处于饱和含水率状态下,可用粉土路基土的压实系数0.93作为路基土破坏形态的分界点;粉土路基土的临界动应力约为静强度的50%。基于试验结果,以Monismith指数模型为基础,引入路基动应力与静极限抗剪强度的应力比系数,建立了能同时考虑动应力和土体物理状态条件的路基土循环累积塑性变形预测模型。模型计算值与试验值吻合较好,说明该模型能较好地预测粉土路基土的循环累积塑性变形。     

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。     

戈壁土地基的变形影响因素研究

针对兰新铁路第二双线新疆段戈壁区路基试验段工程,分析了含水率、颗粒组成、物质组成成分、含盐量4个因素对戈壁土地基的沉降影响。通过荷载-沉降曲线得出含水率对戈壁土变形的影响程度;通过分析戈壁土的颗粒组成,得出了平均粒径和不均匀系数对戈壁土地基变形的影响;采用X射线衍射法进行矿物分析得出了戈壁土的物质组成成分;通过对试验段样品易溶盐含量的分析,得出了该线盐渍土类型、含盐量随深度的分布规律和含盐量较大的戈壁土类型。试验成果为戈壁地区无砟轨道铁路路基的设计及工程实践提供了依据。     

风化软岩路基填料击实工程特性室内试验研究

针对武广客运专线沿线遇到的大量软质千枚状板岩,对作为路基填料的软质千枚状板岩的结构特征,包括颗粒组成和破碎特征进行室内实验研究,重点分析千枚状板岩的击实工程特性,包括击实特性、抗剪强度、回弹模量、CBR值、渗水特性、压缩特性等.通过实验研究得出千枚状板岩全风化体抗剪强度性能较好,用其填筑路堤边坡稳定.就回弹模量来说,千枚状板岩填料能满足路堤在刚度和强度方面的要求.采用风化软岩填筑路基时,当难以通过增大击实功来提高路基的填筑强度时,可通过增加粗颗粒的含量,实现路基强度的提高.本文同时也为用软质风化岩作路基填料的压实度控制问题提供依据.     

京九线济南局段非饱和粉土的应力应变关系及强度特性规律研究

为研究在自然含水率及降雨条件下,京九线济南局段不同路况粉土路基土的力学性状变化规律,在室内进行了一系列不同压实系数、含水率重塑粉土试样的固结不排水(CU)三轴试验,得到了非饱和压实粉土的应力应变关系与强度特性的变化规律.从而为深入探讨京九线粉土路基病害形成机理、既有路基状况、病害整治措施奠定了基础.     

客运专线基床底层砾石土填料物理力学性质试验研究

对取自武汉—广州客运专线路基基床底层的砾石土填料开展颗粒分析、相对密度、多种击实、大型剪切/压缩/渗透等粗粒土特种土工试验。得到以下结论:(1)粗细颗粒含量适当的无黏性砾石土填料,较易形成密实骨架结构,从而获得优良力学性能,并表现出较好的可压实性;(2)良好级配的砾石土填料,对应规范要求孔隙率的压实系数偏低,采用压实系数作为控制指标更为严格、可靠;(3)运用构建的"模量折减率法"和"卸载回弹率法"分析发现,压实系数0.90和0.95分别对应骨架疏松和密实土体结构状态,并在强度、变形和渗透性能等方面差异明显。     

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.     

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。     

粉细砂土路用性能试验研究

通过室内颗粒分析试验、压缩试验、剪切试验以及扫描电镜试验,对粉细砂土路用性能进行了研究,分析了粉细砂土难于压实的原因。试验结果分析表明:颗粒磨圆度较好,粒径比较集中,黏粒含量较少,粉砂土压实性能比较差,在路基压实过程中,不易板结。在粉细砂填筑施工时,保证压实度是提高路基强度的重要手段,压实度越高,弹性模量越大,后期压缩沉降量也就越小;在相同干密度条件下,粉细砂土的黏聚力随含水率的增加而增大,粉细砂土的内摩擦角随含水率的增加而呈现减小趋势,粉细砂土试样都不同程度发生了剪胀变形,说明该类填料在水平剪应力作用下极易发生剪切滑移破坏。     

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。     

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。     

铁路路基填料施工含水量的确定

结合京秦线改造工程中路基施工的实际情况 ,运用有效应力原理、结合水原理等 ,从理论上分析含水量对不同填料路基压实度、沉降及抗剪强度的影响 ,并对不同填料在施工中所适用的含水量进行了总结。通过分析不同含水量路基土体的物理特性 ,进一步阐明了采用合理含水量或最佳含水量施工的重要性。     

铁路粉土路基土的变形与强度特性试验研究

为研究粉土铁路路基的稳定性,在室内进行了不同密实度和含水率压实粉土的三轴剪切试验,并得到了路基粉土的变形与强度性质随压实系数和含水率的变化规律,为分析和评价粉土铁路路基的稳定性提供了大量充实的试验数据。     

垃圾土力学特性及其路基填筑应用研究

将垃圾土应用于公路路基填筑是实现垃圾土大规模资源化利用的有效途径。本文首先对实际垃圾土进行筛分处理,制得适用于公路路基的垃圾筛余土(简称垃圾土);进而,通过室内试验研究了直接压实垃圾土和固化垃圾土的抗剪强度、CBR值等力学特性;以此为基础,修筑直接压实垃圾土路基试验段,并采用适宜的新型施工工艺修筑固化垃圾土路基试验段,监测路基的工后沉降随时间的变化规律,对比两种垃圾土路基的应用效果。结果表明:固化垃圾土与直接压实垃圾土相比,粘聚力提高1.6~1.9倍,内摩擦角提高30%以上,CBR值提高4.5~5.1倍;固化垃圾土路基的工后沉降比直接压实垃圾土路基降低64.7%,且能够更早地趋于稳定。以上结果证明:本文提出的固化垃圾土路基施工工艺和垃圾土资源化利用途径是可行的。     

砂质板岩粗粒土蠕变特性影响因素试验研究

通过单轴压缩蠕变试验研究含水率以及颗粒组成对粗粒土蠕变的影响规律,分析砂质板岩粗粒土在不同影响因素（含水状态、颗粒组成）下的蠕变特性,并基于与试验结果相符的H-K蠕变模型,探讨含水率、细颗粒含量、应力与蠕变参数之间的关系。研究结果表明：含水率、细颗粒含量均为影响粗粒土蠕变特性的重要因素,提出通过使用干燥或饱和含水态的粗粒土填料以及使用细颗粒含量为30%的粗粒土填料的途径来控制路堤的长期沉降。     

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.