高速铁路路基B组填料振动压实参数优化室内试验研究

目前,高速铁路路基通常采用振动压实方式进行填筑,然而针对粗粒土填料振动压实参数选择的研究较少,且未考虑颗粒破碎影响.为研究高速铁路B组填料粗粒土在振动压路机作用的振动参数特性,进行室内振动压实试验,分析振动频率、激振荷载、振动次数对B组填料粗粒土压实特性的影响.研究结果表明:填料的干密度随着振动频率的增加而增加,随振动次数的增加呈迅速增长-缓慢增长-平稳增长3个阶段,随激振荷载的增加干密度存在一包络区域,发现选取填料最优振动参数时需同时满足2个条件即频率为最优振动频率且激振荷载大于第2临界荷载(CL2),并最终确定填料的最优振动参数为振动频率f∈[25 Hz,30 Hz],振动次数n∈[2500,5000]且激振荷载Ps大于110 kPa;振动压实作用下颗粒破碎主要以研磨破碎为主,颗粒破碎率随振动频率的增加而增大,并在最优频率区间时破碎率出现最大值.研究成果可为高速铁路路基填筑作业提供参考.     

高速铁路路基粗粒土填料颗粒破碎演化特征研究

为揭示高速铁路路基粗粒土填料颗粒破碎过程,构建室内单元模型,模拟粗粒土填料填筑和列车荷载作用过程,重点探讨动应力幅值、加载频率及降雨入渗强度等因素对颗粒破碎的影响.利用2个颗粒破碎度量指标分析粗粒土填料的颗粒破碎过程.研究结果表明:粗粒土填料在填筑时,颗粒破碎方式以破裂、破碎为主,在动力循环荷载作用下,颗粒破碎方式以破裂、研磨为主;破碎指标Bg,ΔD随动应力幅值、加载频率的增大而增加,随降雨入渗强度的增加呈先增大后减小的趋势;粗粒土填料破碎后,粒径分布具有良好的分形特性,且分形维数D与颗粒破碎指标Bg存在良好的线性关系.利用试验结果建立了动力循环荷载作用下粗粒土填料破碎指标ΔD与累积应变ε的关系表达式.     

高速列车荷载作用下粗粒土填料振动变形特性分析

路基振动变形影响列车运行安全与舒适性,开展高速列车荷载作用下粗粒土填料振动变形特性的研究具有重要意义。利用MTS加载系统和自制模型箱,构建室内粗粒土填料单元模型试验系统,模拟列车的动载作用,对粗粒土填料开展5万次循环加载试验,获得振动变形与加载次数的关系曲线,探讨动应力幅值、加载频率对振动变形的影响。结果表明,在动应力幅值为25～200 kPa、加载频率为2～8 Hz的循环荷载作用下,粗粒土填料的初始振动应变为0.001 0～0.003 8,5万次加载后稳定振动应变为0.000 8～0.002 0;振动应变与加载次数呈负幂函数关系,且随动应力幅值、加载频率的增加而增大。根据试验结果建立路基基床振动变形分析模型,验证模型的合理性。研究结果可为高速铁路粗粒土路基的振动状态评价提供参考依据。     

考虑颗粒破碎的高铁路基粗粒土填料循环压密本构模型

基于临界状态土力学基本原理,针对高铁路基粗粒土填料长期承受列车振动荷载特点,推导颗粒破碎与塑性功双曲线型经验关系式;考虑循环振次和应力比的影响,提出循环荷载作用高铁路基粗粒土填料颗粒破碎修正函数;依据经典塑性力学理论,修正得到能够考虑颗粒破碎的高铁路基粗粒土填料剪胀方程,进而建立循环荷载作用下半经验半理论的高铁路基粗粒土填料循环压密本构模型。采用向后欧拉法对本构方程进行离散,建立"弹性预测—塑性修正"数值算法,并进行程序二次开发,实现对循环压密模型的求解。通过与室内高铁路基粗粒土填料循环荷载三轴试验结果的对比,验证所建循环压密模型的准确性和适用性。该模型能够准确预测高速列车长期反复荷载作用下路基粗粒土填料的累积变形特性,且能够考虑颗粒破碎和应力比的影响,可用于计算分析高铁路基结构的应力和变形演化规律。     

击实频率对粗粒土干密度的影响研究

以哈齐客运专线路基填料和京石客运专线路基填料为研究对象,通过表面振动击实仪和振动台测定了粗颗粒土在不同击实频率时的干密度,分析了粗颗粒土最大干密度随击实频率的变化规律。试验结果表明:表面振动击实仪法的卓越频率区间为45~55 Hz,振动台法卓越频率区间为40~60 Hz;小于卓越频率时,随频率的增加干密度增大,大于卓越频率时,随频率的增加干密度反而减小。研究结果可为合理设计施工现场的振动压实机械提供依据。     

高速铁路路基振动压实理论与智能压实技术综述

高速铁路路基智能压实技术是智能高速铁路建设的重要组成部分。在文献分析的基础上,从路基填料振动压实机理、机土耦合模型出发阐述高速铁路路基振动压实理论现状,以及目前高速铁路路基压实质量连续检测、路基智能压实技术的研究进展,提出高速铁路路基振动压实理论与技术的发展方向:深化振动压实过程填料细观演化与振动压实特性的联系研究,在振动压路机-填料的动力耦合理论基础上建立动力响应指标量化分析模型,实现高速铁路路基压实质量连续检测,形成高速铁路路基智能填筑新技术。     

土工振动击实试验的数值分析

在粗粒土最大干密度试验时,振动击实试验与锤击试验存在一定区别.通过ABAQUS软件建立振动击实试验的有限元模型,采用土体的竖向动应力和单位体积应变能作为对象,分析了不同的上层土体模量、激增频率、激振力和静压力等参数条件下的变化特性.结果表明,鳖向动应力沿深度变化较小,上层土体应变能随模量增大而减小,应变能随激增频率先增大后减小,激增频率为30～50 Hz时应变能较大,随激振力和静压力的增大而增大,激振力超过30 kN、静压力超过150 kPa后应变能增长较为缓慢.这为深入掌握振动击实粗粒土的工作机理提供了参考.     

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。     

京沪高速铁路三标段路基风化花岗岩填料改良试验研究

京沪高速铁路三标段路基使用风化花岗岩填料进行填筑,对不同厚度填料和不同碾压遍数压实结果进行分析,指出取土场填筑材料不能满足高速铁路路基填筑质量要求,需用改良土,对三种掺和料的改良土进行压实试验,结果表明掺石灰土和碎石土能对原土填筑压实参数起到显著改善作用.     

高速铁路路基填料质量对压实质量的影响分析

高速铁路路基填料质量对路基压实质量起着重要作用。根据我国高速铁路路基压实标准要求,以及铁路行业填料分类现状,分析了高速铁路路基填料的颗粒粒径、颗粒粒径级配、填料强度及填料性质对压实质量的影响;提出了高速铁路路基填筑前,应对填料的粒径级配及强度指标提出要求,或完善路基填料分类标准的建议。