基于动力触探的高速铁路路基压实状态分析

国外一高速铁路建设过程中中断了施工并更改了设计标准。为掌握其路基压完状态,通过分层开挖分层原位测试,研究动力触探(DPT)锤击数N_(63.5)分别与压实指标——压实系数K、动态变形模量E_(vd)和地基系数K_(30)的关系。结果表明:路基压实指标随DPT锤击数增加而不断增大,土体压密程度变大导致压实指标随DPT锤击数增长率降低;根据压实指标K,E_(vd),K_(30)与N_(63.5)关系曲线发展特征,建立了路基压实指标DPT分析模型,通过现场实测数据验证了模型预测能力,并提出具有95%可靠度的K,E_(vd),K_(30)分别与N_(63.5)的关系的修正模型。研究成果已在国外推广应用,大幅节约了工程投资。     

既有重载铁路路基检测试验与状态评估

研究目的:针对朔黄重载铁路四个典型病害路基工点,进行压实度K、含水率、直剪、N_(10)、K_(30)、E_(v2)和E_(vd)等检测试验,系统地评价路基的压实状况、变形性能和承载力特性。针对既有铁路路基检测试验可行性和代表性问题,忽略新建时碾压产生的残余应力和列车荷载反复作用的影响,建立平面应变有限元模型,分析路基的初始应力状态,为既有路基检测试验检测点代表性问题和室内动三轴试验围压的确定提供参考意见。研究结论:(1)朔黄重载铁路四个典型病害路基工点的压实状况、变形性能和承载力特性不能满足规范的要求,需要进行加固处理;(2)路基的初始应力状态非常复杂,忽略施工碾压和列车荷载在路基中产生应力的影响,距离路基中心线5.5~6.0 m,深0.6~1.2m范围的土体处于K_0状态;(3)进行路基填料室内动三轴实验时,实验加载参数的确定需考虑路基的初始应力状态;(4)该结论可为铁路路基的检测和状态评估提供参考。     

路基填筑Evd检测和压实度质量标准的试验研究

依据石家庄附近路基压实质量控制项目,主要选取石家庄附近路基填筑所使用的块石土、粗粒土、细粒土中具有代表性的7种填料在现场进行 E vd、压实度试验,研究两者之间的相关性.试验表明,粗粒土和细粒土E vd值与压实度之间有很好的相关性,而块石土的 E vd值和孔隙率间的相关性较差.这也说明了 E vd试验仪有一定的适应性,同时建立了各类填料的E vd检测路基压实质量标准.     

有改良层既有线过渡段承载特性及加固研究

既有线路桥过渡段存在的路基承载力不足的问题普遍存在,对其进行检测、路基承载性能评估对保证列车安全、平稳运行尤为重要。通过E_(vd)、动力触探及粘贴应变片等原位测试手段,对某既有线过渡段水泥改良表层而下卧软弱土层的路基构造承载特性进行研究,并对水泥挤密桩加固效果进行评价,得到结论:(1)路桥过渡段距桥台0~5 m区间是线路最薄弱环节,需重点加固保护;(2)基床表层水泥改良层厚度对路基承载力影响显著,轨下E_(vd)值远大于路肩E_(vd)值,最大差值高达45.79 MPa;(3)水泥挤密桩改善既有线路桥过渡段路基承载性能效果良好,加固后过渡段刚度显著增大,动土压力则明显减小。     

高速铁路复合地基褥垫层压实质量检测方法研究

针对复合地基褥垫层碎石压实质量检测方法中地基系数K30和压实系数K存在检测效率低、离散性大等问题,开展动态变形模量E_(vd)检测褥垫层碎石压实质量的相关研究。通过大量现场试验结果可知:动态变形模量E_(vd)与地基系数K30、压实系数K具有一定的相关性,并且在E_(vd)≥35 MPa时,基本达到《高速铁路设计规范》(TB10621-2014)中基床以下路堤K30≥130 MPa/m、K≥0.92的压实控制标准要求。因此,建议使用动态变形模量E_(vd)作为复合地基褥垫层压实质量检测方法,并将E_(vd)≥35 MPa作为其压实控制标准。     

高速铁路路基A、B料压实质量检测方法、标准的探讨

研究目的:通过采用地基系数K_(30)、动态变形模量E_(vd)、孔隙率n 3种不同检验方法对京沪昆山试验段试验段采用A、B料湖州碎石土填筑路堤压实质量进行检验、分析研究,从而提出高速铁路路基A、B料检测合理标准、方法。研究结果:通过对大量昆山试验段A、B料碎石土路堤质量检测数据分析,得出了对高速铁路路堤质量检验标准及方法的建议。     

E_(vd)，K_(30)平板载荷对比试验探讨

研究目的:针对铁路路基填料地基系数采用E_(vd)和K_(30)平板荷载试验的2种方法,介绍在现场试验操作过程中应注意的问题,分析可能对试验数据产生影响的因素。研究结果:通过在现场测试的数据,对2组数据进行了统计,分析了E_(vd)数据和相关标准中的经验数据存在的差异,可以辅助现场施工数据修正工作。     

客运专线路基压实检测指标的试验研究

针对我国客运专线路基压实检测方法和检测指标过多,利用武广客运专线岳阳段2种典型填料的击实试验和现场4种检测方法的检测结果,对路基压实检测方法与检测指标进行分析.研究结果表明:对中、粗颗粒填料用统一的孔隙率来控制压实度具有不合理性,基床底层的28%和本体的31%的孔隙率要求与相应的压实度95%与92%不匹配;一次变形模量E(ι1)和地基系数K_(30)之间有较好的相关性,可用同一函数进行拟合,当K_(30)为150 MPa/m时,E_(ν1)约为35 MPa;建议完善路基压实检测方法,修正检测指标以保证路基压实质量,简化路基压实检测的程序.     

既有重载铁路路基压实指标与承载力的关联度分析研究

将K_(30)、E_(VD)、E_(V2)、E_(V2)/E_(V1)4个基本参数作为判断既有重载铁路路基压实度的基本评价指标,通过现场测试获得既有重载铁路路基的4项压实度评价参数,通过轻型动力触探试验间接获得既有重载铁路路基承载力,分析既有重载铁路路基承载力与压实度指标之间的关联度,通过分析可知:4个基本参数与既有路基承载力之间的关联度较好,同时,K_(30)、E_(VD)、E_(V2)、E_(V2)/E_(V1)与路基承载力fk呈现比较明显的多项式关系,现场试验结果表明:该拟合关系对路基承载力在98~142 k Pa的c组粉质黏土填料压实度指标的估算具有一定的实用价值。     

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。     

加筋土挡墙背后填料压实及质量检测方法研究

加筋土挡墙背后2 m范围内不宜采用大型压实机械进行压实,只能采用平板振动夯和小型压路机进行压实,压实时的虚铺厚度应根据压实机具的质量确定。对于平板振动夯,虚铺厚度不宜大于15 cm,压实8遍时可满足压实质量要求。对于小型压路机,工作质量大于1.5 t时,虚铺厚度不应大于20 cm;工作质量小于1.5 t时,虚铺厚度不宜大于15 cm,且均需碾压10遍。可用动态变形模量E_(vd)代替地基系数K_(30)作为挡墙背后填料压实质量的力学控制指标,此时应满足动态变形模量E_(vd)35 MPa。     

风积沙填筑铁路路基累积塑性变形及临界动应力试验研究

目前用于铁路基床的填料大多数为级配优良的填料,而对风积沙作为路基填料在列车荷载作用下的累积塑性变形特性和临界动应力研究不多,但风积沙作为路基填料已在沙漠铁路建设中得到运用。为探究列车荷载作用下风积沙填料填筑铁路路基的累积塑性变形演变特性及临界动应力,考虑围压、动应力幅值、压实系数和含水率等因素的影响,开展一系列动三轴试验。试验结果表明：风积沙累积塑性应变随压实系数、围压的增大而减小,随动应力幅值的增大而增大。以最优含水率为分界点,低于最优含水率时,风积沙累积塑性应变随含水率的增加而减小;高于最优含水率时,风积沙累积塑性应变随含水率的增加而增大。风积沙试样的累积塑性应变曲线可分为：稳定型、临界型和破坏型。根据对累积塑性应变曲线的分类,获得了不同条件下风积沙填料的临界动应力。风积沙临界动应力随围压和压实系数的增大而增大,饱和含水率下风积沙填料的临界动应力明显小于天然含水率和最优含水率下风积沙填料的临界动应力。临界动应力和围压具有较好的线性关系。构建了可考虑围压和含水率影响的风积沙临界动应力经验公式,通过临界动应力公式确定了不同工况下风积沙作为路基填料的适用范围。试验结果可为沙漠铁路的设计、...     

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。     

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。     

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。     

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。     

戈壁地区高速铁路路基压实指标研究

通过对兰新铁路第二双线路基试验段工程4个工点路基压实质量K30,Ev2,Evd,孔隙率n4项检测指标结果及相关性的分析表明:力学指标Evd与k30,Ev2与K30由于受填料种类、级配等的影响,其直接线性相关性较差,但Evd与K30,Ev2与K30可以用同一函数拟合,其间接相关性良好;由Ev2与K30拟合函数分析表明,现...     

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。     

青海地区重塑黄土力学性能影响因素分析

为了研究黄土的抗剪强度指标与含水率和压实系数的关系,对不同含水率和不同压实系数下的重塑黄土进行了室内三轴剪切试验。试验结果表明:各种压实程度不同的重塑黄土黏聚力均随含水率呈抛物线形变化,可用二次多项式表示;内摩擦角随含水率增大呈线性减小;不论含水率的大小,重塑黄土黏聚力均随着压实系数的增大而增大,可用二次多项式表示。分析了重塑黄土力学特性影响因素,可为青海地区黄土工程的设计、施工提供指导。     

现代有轨电车短枕埋入式轨道路基优化分析

研究目的:为研究列车荷载作用下各关键影响参数对轨道路基结构的受力和变形影响规律,并获得轨道路基最优参数组合,本文通过建立有轨电车短枕埋入式轨道路基有限元分析模型,采用正交试验方法分析扣件刚度、轨道板厚度、支承层厚度、基床总厚度、基床压实指标K_(30)5种因素对轨道路基结构力学特性的影响,为弥补正交试验定量分析的不足,借助层次分析法确定各项评价指标权重系数,最终确定短枕埋入式轨道路基结构的最优参数组合。研究结论:(1)扣件刚度对钢轨位移影响最大,轨道板厚度对轨道板纵向弯矩和路基顶面动应力影响最大,基床压实指标K_(30)对基床顶面变形影响最大;(2)钢轨位移、轨道板弯矩、基床顶面位移和动应力的权重系数分别为0.085、0.583、0.043、0.289;(3)最佳轨道路基设计方案为扣件刚度40 kN/mm、轨道板厚度0.24 m、支承层厚度0.27 m、基床总厚度1.1 m、基床压实指标(K_(30))110 MPa/m;(4)综合运用正交试验和层次分析法可以将定性问题转换为定量问题进行求解,从而使得分析结果更加具有科学性和说服力;(5)本研究成果对有轨电车短枕埋入式轨道路基结构设计具有参考价值。