上覆荷载对砾砂类硫酸盐渍土路基盐胀的影响

以需要采用当地粗颗粒盐渍土作为路基填料的路基工程为背景,在人工配制试验土样的基础上,选取典型粗颗粒盐渍土地区的砾砂类硫酸盐渍土,进行不同含盐量、含水率及初始干密度条件下上覆荷载对砾砂类硫酸盐渍土路基盐胀的影响规律研究。结果表明:在上覆荷载的作用下,不同含盐量条件下砾砂类硫酸盐渍土的盐胀率均随上覆荷载的增加而降低,且降幅较大;上覆荷载对低含盐量水平的砾砂类硫酸盐渍土抑制效果好于高含盐量水平;在严格控制含水率的工况下,当上覆荷载超过24.46～38.61kPa以后,上覆荷载对盐胀的抑制作用起主导作用。在标准压实度条件下,不同含水率下50kPa上覆荷载对天然砾砂类硫酸盐渍土盐胀量的抑制作用超过85%,且在高含水率下的盐胀抑制作用较强,可明显减小随含水率增大的盐胀增长率。     

高速铁路路基用砾类盐渍土变形特征研究

为研究砾类盐渍土构筑高速铁路路基的技术要求及变形特征,结合某高速铁路建设,开展考虑变形控制要求的盐渍土路基盐胀与溶陷系数阈值分析,在此基础上,通过溶陷与盐胀试验、现场浸水试验、冻融循环试验,研究降水及季节交替工况下砾类盐渍土路基的变形特征。结果表明:对于不同设计速度与轨道类型的路基,其盐胀与溶陷系数阈值不同;在单次降温条件,压实系数小于0.97的砾类盐渍土以"体缩"变形为主,压实系数大于0.97的砾类盐渍土盐胀变形较明显;当降雨达到年均降雨量及极端单次降雨时,砾类盐渍土路基可完成不小于65%和95%的溶陷量;在冻融循环条件下,压实系数较小的砾类盐渍土路基变形呈融沉趋势,而压实系数较大的砾类盐渍土路基变形则呈盐胀趋势。基于砾类盐渍土变形研究成果,初步提出满足溶陷与盐胀控制要求的砾类盐渍土路基设计原则。     

含盐量及含水量对氯盐盐渍土抗剪强度参数的影响

盐渍土作为一类特殊的工程地质体,其抗剪强度受环境因素的影响是复杂的。通过室内试验,分析不同含盐量和含水量条件下氯盐盐渍土抗剪强度的变化规律,研究含盐量、含水量对盐渍土抗剪强度的影响机理。研究表明:在含水量达到一定量时,随着CaCl2含量的增加,氯盐盐渍土的抗剪强度参数值是先减小后增大,达到最小值时的土体临界含盐量为10.36%;在含盐量一定的情况下含水量从8%增到10%时,抗剪强度参数值减小幅度比较大,而从10%增到15.56%时,抗剪强度参数值减小幅度明显变小;土中易溶盐相态的变化,从土颗粒间溶液的离子浓度和土体骨架作用两方面影响盐渍土的抗剪强度;当含盐量一定时,随着含水量的增大,土粒间离子的浓度逐渐减小,使得扩散层厚度增大,粘结力减小。     

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。     

粗颗粒盐渍土室内盐胀系数测定方法及应用

介绍一种室内粗颗粒盐渍土盐胀系数的测试方法,并结合实际情况讨论在外界温度周期性改变的条件下,不同含水量配比的天然粗颗粒盐渍土的盐胀特性。研究结果表明:此室内试验装置能测定不同温度工况下的粗颗粒盐渍土盐胀系数,可为实际工程建设提供有效依据。试验过程中,随土体整体温度的降低,土体的胀缩速率明显加快,但最大盐胀量不因胀缩速率的改变而显著增加。天然粗颗粒盐渍土在最优含水量配比状态下较自然状态盐胀效应更为明显,盐胀敏感度显著增加。在含水量较高的状态下,天然粗颗粒盐渍土在经过多次冻融循环后土体表层出现高含水量冻土层,在升温过程中呈现表层冻土融化塌陷及局部溶陷的叠加特性。     

兰新铁路路基土冻胀特性试验研究

本文通过用不同含水量、不同密实度的封闭系统冻胀试验和开放系统冻胀试验,研究了兰新线路基土冻胀特性。试验结果表明,在封闭系统和开放系统下冻胀率均随含水量的增大而增长,随压实度增加而减少。由于水分的补给,开放系统下的冻胀率远大于封闭系统下的冻胀率。     

伊朗德伊高速铁路亚硫酸盐渍土盐胀特性试验研究

伊朗境内德伊(德黑兰—伊斯法罕)高速铁路沿线不同类型的粗颗粒盐渍土较多。采用德黑兰天然盐渍土制备土样,保持土样的最优含水率、颗粒级配、温度等基本物理参数不变,改变含盐量进行盐胀试验,研究亚硫酸盐成分构成对土样盐胀特性的影响。试验结果表明,当含盐量从0.5%增加到4.0%时,土样的盐胀量随亚硫酸盐含量的增高而降低,含盐量越高这一趋势越明显,特别是含盐量为4.0%时,亚硫酸盐土样与纯氯化钠土样的盐胀系数接近;通过拟合分析得出盐胀系数与含盐量、温度之间的关系。     

兰新高铁粗颗粒土填料冻胀性试验研究

针对兰新高速铁路路基冻害防治,通过不同细颗粒含量、不同含水率下的4个取土场路基填料在封闭系统和开放系统下的冻胀试验,进行粗颗粒土填料的冻胀性研究。结果表明:含有细颗粒的粗颗粒填料在冻结时可能会发生冻胀,其冻胀率取决于填料中的细颗粒含量、冻结前的含水率及冻结过程中水分补给情况;封闭系统条件下,冻胀率随含水率及细颗粒含量的增加而增大,细颗粒含量在3.76%~21.46%,处于饱和状态时填料的冻胀率可达1.1%~2.2%,冬季发生冻结时所产生的冻胀量会超过高速铁路无砟轨道高低偏差管理值,造成路基冻害;开放系统条件下的冻胀率远大于封闭系统下,压实系数为0.93时冻胀率可达3.45%~4.7%。可见,控制填料中的细颗粒含量、做好防排水设施是高铁路基防冻害首要选择的措施。     

拉日铁路冻土路基边坡新型柔性加筋土防护试验研究

在拉萨至日喀则铁路冻土路基边坡防护设计中首次采用新型柔性加筋土边坡防护结构。通过对所选填料的室内颗粒分析、剪切试验,土工格栅的冻融循环试验、拉拔试验,及现场监测与分析,研究柔性加筋土的防护效果。结果表明:填料为粗粒土,属于A组填料,颗粒级配良好;高强聚酯经编土工格栅破坏时的应变10%,并且5%应变时的抗拉强度100 kN/m,强度和变形能满足使用要求;随法向应力的增大,界面剪应力峰值及其对应的拉拔位移均随着增大;角砾石嵌固作用好,在压实后变位相对困难,可优选角砾石作为加筋土边坡的填料;边坡最大沉降136 mm,发生在路肩,不会对加筋土护坡的稳定性和路基结构造成较大影响。实践证明,将高强聚酯经编土工格栅加筋土预制混凝土块防护结构,用于多年冻土地区路基边坡防护的设计与施工中切实可行,它在保护多年冻土和保证边坡本身的稳定性方面能够满足要求。     

新疆甘莫公路盐渍土击实试验研究

新疆盐渍土对公路造成危害严重,为了解决公路盐胀病害,本文对盐渍土击实特性进行研究。通过模拟工地压实条件,用标准击实的方法,测定在某种压实功下土的含水率和干密度的关系,确定土的最佳含水率和相应的最大干密度,以求用最小的压实功,得到符合工程要求的密实度。硫酸盐渍土的盐胀破坏是硫酸钠含量、含水率、干密度、温度等条件综合作用的结果。在工程中应该尽量减少土体的硫酸钠含量和含水率,尤其要避免饱和含水率的条件,从而为提出更有效的盐胀治理措施提供理论依据。     

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。     

不同养护温度下水泥改良风积沙无侧限抗压强度试验研究

为研究不同养护温度对水泥改良风积沙的影响,开展无侧限抗压强度试验。选用的养护温度为30℃,40℃,50℃,60℃,70℃和80℃,水泥掺量为4%和5%,压实系数为0.90和0.95。研究不同养护温度对水泥改良风积沙的应力应变曲线、无侧限抗压强度、峰值应变和刚度的影响。研究结果表明:随着养护温度升高,水泥改良风积沙的应力应变曲线左偏态特征越显著,无侧限抗压强度近似线性降低,峰值应变近似反比例降低,而刚度近似线性增大。与标准养护条件相比,水泥掺量5%,压实系数0.95的水泥改良风积沙在30℃,50℃和80℃养护条件下的无侧限抗压强度分别降低了1.1%,17.4%和40.6%,峰值应变分别降低了19.7%,31.8%和40.2%,刚度分别增大了18.0%,32.6%和77.9%。新疆塔克拉玛干沙漠夏季路基施工时,考虑70℃养护条件,掺量5%的水泥改良风积沙能满足铁路路基基床底层填料设计要求。本文研究成果对风积沙铁路路基基床设计和施工有借鉴意义。     

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。     

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。     

路基的填料冻胀分类及防冻层设置

我国冻土区铁路路基表层的冻胀病害严重,且没有相应的路基填料冻胀性分类标准。在分析路基的冻胀特性、影响路基冻胀的因素、路基冻害整治中存在的问题的基础上,借鉴国内外地基土的冻胀性分类,并结合铁路路基填料分类的特点、铁路线路冻胀限高和维修标准,提出铁路路基填料冻胀性分类方案,并建议在冻土区设置路基防冻层。路基填料冻胀性分类方案以各类土的细粒含量、冻前含水量和冻胀高度为指标,进行冻胀敏感性和冻胀等级两级分类。路基防冻层应用细粒含量<5%的砂类和细粒含量<15%的砾类、碎石类不冻胀土填筑,防冻层的厚度根据路基的标准冻深。列车的运行速度和载重量确定。     

基底模量对路基振动压实能量影响的数值计算分析

路基填筑时,基底模量的大小对上层振动压实具有较大影响。利用ABAQUS软件对两层土体现场振动压实和室内击实试验进行数值模拟,分析这两种情况中上层土体单位体积应变能最小值随基底模量的变化规律,表明基底模量对振动压实和击实试验应变能的吸收均具有较大影响,应变能最小值随着基底模量的增大而增大,呈非线性变化。归一化分析表明,振动压实与击实试验应变能最小值之比随着基底模量与上层模量之比减小而减小。当基底模量与上层模量之比超过0.8时,压实应变能最小值归一化比值超过0.9;当基底模量与上层模量之比超过0.6时,归一化比值超过0.8。这个结果对现场诸多工况具有参考意义。     

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。     

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.