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。     

利用红层泥岩填筑高速铁路路基技术的试验研究

研究目的:我国西南、西北、中南及东南等地区广泛分布红层泥岩,开展红层泥岩填筑高速铁路路基技术的研究,提出系统的红层泥岩填料使用方法与工程技术,对我国铁路建设具有重要意义.研究结论:通过室内土工试验、现场路基填筑试验、路基离心模型试验与现场原型路基沉降观测、现场原型路基循环加载试验等方法,系统研究了红层泥岩土填料工程特性、红层泥岩路基压密沉降、累积变形特性等关键技术问题.在此基础上提出了利用红层泥岩填筑高速铁路路基工程技术,主要包括红层泥岩填料制备标准、红层泥岩路基填筑压实标准、红层泥岩路基结构及设计参数、红层泥岩填筑施工工艺及要点等内容.工程实践表明,所提出的红层泥岩填筑高速铁路路基技术是合理、可行的.     

200km/h客货共线铁路红层泥岩基床填料动力特性研究

将红层泥岩用作客货共线铁路路基基床填料在国内还没有先例,红层泥岩是否能作为路基基床填料,其动强度和累积变形是否满足要求是关键因素之一.在遂渝线无砟轨道试验段对红层泥岩作为路堤本体填料可行性研究的基础上,本文进一步研究红层泥岩的动力学特性,研究红层泥岩用作达成铁路二线的路堤及路基基床底层填料的可行性.本文通过动三轴试验,得出在最佳含水率、一定压实度、不同围压条件下红层泥岩的动强度和累积变形等动力学特性,进而论证红层泥岩用作铁路路基特别是基床底层填料的可行性,为红层泥岩用作铁路基床填料提供重要的设计和计算参数.     

石灰改良泥岩风化物工程性质试验研究

泥岩因其膨胀性及水稳性极差,不宜直接作为路基填料。通过一系列的室内试验,研究了大(塔)马(场壕)何(家塔)铁路石灰改良泥岩风化物作为路基填料的可行性。试验结果表明:经石灰改良后泥岩风化物的黏粒组含量减小,粉粒组含量增大;自由膨胀率、线膨胀率均呈明显减小趋势;无侧限抗压强度、抗剪强度显著增加,经一段时间养护后其抗压、抗剪强度又得到提升。石灰改良泥岩风化物的各项性能均得到很大改善,满足路基填料的要求。综合考虑经济、改良效果等因素,建议采用8%的掺灰率改良该标段的泥岩风化物。     

客运专线无碴轨道红层泥岩改良土路基离心模型试验研究

红层泥岩是一种特殊岩土,其工程性质不能满足无碴轨道路堤填料要求,需对其改良。模型中的路堤采用4%的水泥进行改良、含水量为8.66%、压实度达到95%,通过红层泥岩路堤离心模型试验,得到施工期沉降、工后沉降与时间的关系,并与非改良红层泥岩的离心模型试验结果进行对比,从而确定红层泥岩路堤填筑施工参数;并分别对2种填料路堤进行数值模拟,对比试验和数值模拟的结果。研究表明:以改良红层泥岩为路堤填料可以使路堤沉降减小,满足了无碴轨道对路基填料的要求,数值模拟结果与试验结果基本相符。     

改良膨胀土新线路基施工质量控制技术

膨胀土遇水膨胀、脱水干缩不能直接填筑路基,因此必须进行改良。改良膨胀土路基施工质量控制主要包括全线取土场土质调查与膨胀土物理性质试验、改良机理分析和方案选择、改良效果比较及参数确定。改良土拌和是使膨胀土与石灰产生理化反应,降低或消除膨胀性,增强水稳性和耐久性。改良膨胀土路基填筑质量控制包括基底处理、基床以下路堤与基床底层填筑、砂填层和复合土工膜铺设、基床表层级配碎石填筑、路桥(涵)过渡段路基填筑等环节。在用改良膨胀土填筑路基过程中,应对填料的液限、塑限、击实、无侧限抗压强度、无荷膨胀率、50kPa荷载下有荷膨胀率、胀缩总率、浸水72h崩解等进行复查试验。     

压实全风化红层泥岩填料力学特性及其影响因素

将全风化红层泥岩压实后用作高速铁路路基填料可以有效缓解西南地区优质填料缺乏的现状，但前期变形路径对压实全风化红层泥岩填料力学特性的影响规律尚不明确。为此，采用一维膨胀试验、直剪试验及压汞试验，研究前期变形路径对压实全风化红层泥岩填料力学特性的影响规律，并揭示其影响机理。结果表明：压实全风化红层泥岩填料在浸水后的膨胀变形可分为初次膨胀、二次膨胀及变形稳定3个阶段，初始干密度越大、初始含水率越低、竖向荷载越小，膨胀率和二次变形系数越大；初始状态相同时，膨胀-固结路径下压实全风化红层泥岩填料的膨胀率和膨胀力大于固结-膨胀路径下的；前期变形路径对抗剪强度的影响较小，但固结-膨胀路径下填料应力-位移曲线由软化向硬化的过渡较膨胀-固结路径表现出明显的滞后性；固结-膨胀路径下压实全风化红层泥岩填料特征孔径比膨胀-固结路径下的分布密度更低、数量更少。     

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。     

高温养护下水泥改良风积沙抗压强度试验研究

研究目的:新疆和田至若羌铁路经过塔克拉玛干沙漠南缘,地表以风积沙为主,水泥改良风积沙是沙漠地区铁路路基基床填筑的关键技术。塔克拉玛干沙漠夏季地表温度最高可达70℃,水泥改良风积沙的力学性能和变形特性易受高温的影响,因此本文结合新疆塔克拉玛干沙漠的气候条件,开展水泥改良风积沙无侧限抗压强度试验,研究70℃高温养护条件下水泥掺量和压实系数对水泥改良风积沙的应力应变特征、无侧限抗压强度、峰值应变和刚度的影响。研究结论:(1)水泥改良风积沙的应力应变曲线近似正态分布,具有右偏态的特性;(2)高温养护条件下,压实系数为0.95时,水泥掺量为4%、5%、6%对应的水泥改良风积沙无侧限抗压强度分别为0.38 MPa、0.52 MPa和0.78 MPa,峰值应变分别为2.2%、2.4%和2.6%,刚度分别为10.4 MPa、16.2 MPa和22.8 MPa;(3)与标准养护条件相比,高温养护条件下水泥掺量为5%、压实系数为0.95的水泥改良风积沙的无侧限抗压强度和峰值应变分别降低了5.5%、22.7%,刚度增大了5.9%;(4)新疆和田至若羌铁路夏季施工时,考虑70℃高温养护条件,掺量5%的水泥改良风积沙能满足基床底层填料设计要求,避开高温施工环境条件,掺量4%的水泥改良风积沙能满足基床底层填料设计要求;(5)本研究成果可为风积沙铁路路基基床的设计、施工提供参考。     

干旱地区铁路粗粒土路基压实含水率分析

通过对某西部干旱地区新建铁路路基填筑施工含水率控制的试验分析,探讨了含水率对路基压实质量的影响。分析表明:对于粗粒土,填料含水率的控制完全取决于填料中细颗粒含量的多少,当填料中细粒含量低于10%时,填料含水率对压实效果影响一般。西部干旱地区施工时,建议将填料含水率控制在低于最优含水率3%～5%时压实。     

沪渝蓉高速铁路合宁段路基膨胀土填料改良试验研究北大核心

针对沪渝蓉(上海—重庆—成都)高速铁路合肥地区膨胀土分布广泛且路基填料需远距离调配的问题,掺入水泥、熟石灰对膨胀土进行改良试验,通过界限含水率试验、颗粒分析、重型击实试验、饱和无侧限抗压强度试验、膨胀性试验、压缩试验、直剪快剪试验以及不固结不排水三轴试验对比分析水泥、熟石灰的改良效果。结果表明:随着水泥、熟石灰掺入比的增加,膨胀土的无侧限抗压强度明显提高;改良后土的各项膨胀性指标都有了较大幅度的减小,压缩系数减小和压缩模量增加明显,黏聚力和内摩擦角都有着不同程度的增大;熟石灰改良效果优于水泥改良;建议沪渝蓉高速铁路合宁段采用熟石灰进行膨胀土改良,基床底层改良土熟石灰掺入比建议采用6%,基床以下建议采用5%,改良土养护龄期为7 d。     

浩吉铁路泥质板岩全风化物路基填料试验研究

填料工程性质直接影响路基填筑质量,对线路长期服役性能具有重要影响。依托浩吉重载铁路工程,以岳阳至吉安段沿线分布的路基填料为研究对象,通过开展室内土工试验,分析泥质板岩全风化物及化学改良土填料的基本工程性质,探讨其用作重载铁路路基填料的可行性,并提出相应的改良措施。试验分析表明:泥质板岩全风化物为高液限粉质黏土,属于D2组填料,用于重载铁路路基填筑时应进行加固或改良;采用掺配比3.0%的水泥或6.5%的石灰进行改良后,试样无侧限抗压强度能满足规范要求,可用于基床底层和基床以下路堤部位的填筑;考虑施工安全储备和工程成本,建议选取掺配比为3.5%的水泥改良土填料用于现场填筑。施工阶段累计使用166.7万m³泥质板岩全风化物的水泥改良土,解决了大方量弃土及取土问题。     

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.     

蒙华铁路路基全风化软质岩填料碾压工艺试验

研究目的:蒙华重载铁路岳阳至吉安段软质岩填料占全线挖方总量近七成,设计采用全风化软质岩作为基床以下路堤填料。为得到全风化软质岩填料现场填筑时的合理含水率、松铺厚度和压实工艺,通过室内土工试验分析其基本物理力学性质,并开展现场填筑试验研究其作为基床以下路堤填料的碾压施工关键控制参数及工艺。研究结论:(1)全风化软质岩填料的矿物成分中含有高达17. 3%的富铁白云母,液限wL=42. 1%≥40%,塑性指数Ip=14. 0,为高液限粉质黏土,属于D组填料;(2)现场填筑时,控制松铺厚度h≤0. 35m、含水率w∈(wopt-3%,wopt),能达到地基系数K30≥80 MPa/m的设计要求,对应的压实系数K≥0. 95;(3)提出了全风化软质岩填料的合理碾压组合方式,即静压2遍+弱振1遍静压1遍+强振1遍静压1遍+静压2遍;(4)试验得出的结论可指导全风化软质岩在我国铁路路基工程中的应用。     

石灰改良下蜀黏土作为高速铁路路堤填料的工程性质试验研究

研究目的：高速列车的安全和平稳运行必须有一个高平顺性和稳定性的轨下基础，路基作为轨道结构的基础形式之一，必须具有强度高、刚度大、稳定性和耐久性好，能抵抗各种自然因素的影响，这就对路基填料的工程性质提出了很高的要求。京沪高速铁路沿线优质填料较为缺乏，在宁镇一带广泛分布的下蜀黏土一般为D组填料，不能直接用作高速铁路基填筑，必须进行改良。本文通过石灰改良下蜀黏土的室内物理试验、静力学试验、动力学试验及现场填筑试验，对石灰改良下蜀黏土作为填料的工程性质进行系统的研究，对其作为高速铁路基床底层填料的可行性进行了评价。 研究结论：下蜀黏土经石灰改良后，颗粒组成发生明显变化，水稳性显著加强，静力学性质明显提高，同时还表现出优良的动力学特性，压实质量能满足高速铁路基床底层压实标准，可用作高速铁路路堤填料。但在应用过程中，应注意石灰掺入量、含水率等因素的影响。     

干湿循环过程中红黏土改良土路基填料试验研究

对广西红黏土改良路基填料进行干湿循环试验,比较水泥掺量、含水率、是否添加改良剂等因素对改良土耐久性的影响。红黏土水稳性差,干湿循环后出现一定程度的质量损失,而新型改良剂对提高红黏土干湿循环下的耐久性作用显著。试验结果表明:水泥掺量11%～15%、压实系数0.9、含水率高于最优含水率6%～7%时,无侧限抗压强度和质量损失率满足要求。     

红层软岩填筑路堤的离心模型试验

研究目的:考察红层软岩填料在不同压实度工况下的沉降特性,合理确定利用红层软岩填筑路堤的压实参数。研究方法:采用土工离心模型试验,验证红层软岩填料填筑路堤的适宜性。研究结果:红层软岩填料路堤的工后沉降随压实系数的提高而逐渐减弱,压实系数分别为0.87、0.90、0.93、0.97的工况下,最终工后沉降与路堤高度的比值分别为2.4‰、1.913‰、1.833‰、1.673‰,能够满足《200 km/h铁路暂规》对路基工后沉降控制标准的要求。研究结论:红层软岩可直接用作路堤填料,填筑压实系数宜控制在0.93以上。该研究成果对广大红层软岩地区的铁路、公路建设具有重要意义。     

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.     

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。     

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。