聚氨酯碎石防水层力学行为的数值模拟研究

高速铁路基床表层水力损伤病害问题严重,按照多雨地区基床表层多功能组合结构的设计思路,拟定了基床表层全段面聚氨酯防水基床表层结构。以聚氨酯碎石防水层结构为研究对象,通过温度水力耦合作用力学性能室内试验和数值模拟分析其力学行为。聚氨酯防水层可以满足规范要求,受力情况良好,有效减弱了应力集中和动力响应;同时发现聚氨酯碎石防水层厚度控制在5 ~ 8 cm范围内是经济合理的。     

聚氨酯级配碎石层特性研究

针对高速列车荷载与水耦合作用下级配碎石层水致损伤问题，通过室内模型试验，探讨水环境-动载耦合作用下，聚氨酯级配碎石层的长期受力和变形规律，得出如下结论:聚氨酯掺量达到8 %时，聚氨酯级配碎石孔隙率达2 %左右，聚氨酯成膜厚度较厚，浸水后聚氨酯级配碎石的抗压强度、抗折强度以及回弹模量基本保持不变；在长期动载作用下，聚氨酯级配碎石层累积变形、动压力以及动孔压在注水前后变化较小，有良好的力学行为和防水效果。     

膨胀剂对水泥稳定碎石温缩性能及干缩性能的影响研究

半刚性基层材料为我国最主要的基层类型，具有强度高、造价低廉等众多优点，然而只有保证期结构完整性的条件下，才能发挥其承载及传力作用。为此，选取钙矾石类膨胀剂，拟定5%，10%，15%，20%共4个膨胀剂掺量，采用干缩试验、温缩试验以及抗折强度试验，研究膨胀剂对水泥稳定碎石抗裂性能的影响。结果表明:添加膨胀剂后，水泥稳定碎石的温缩应变及温缩系数显著降低；随着膨胀剂掺量的增大，膨胀剂掺量对水泥稳定碎石温缩性能影响的敏感性降低；随其养生龄期的延长，水泥稳定碎石的干缩应变逐步增大，添加膨胀剂后，干缩应变和干缩系数显著降低。稳定剂掺量与抗折强度回归分析表明，当稳定剂掺量为7.0%时，抗折强度最大，为最佳掺量。     

聚氨酯级配碎石层特性研究

针对高速列车荷载与水耦合作用下聚氨酯级配碎石层水致损伤问题,通过室内模型试验,探讨水环境-动载耦合作用下,聚氨酯级配碎石层的长期受力和变形规律。得出如下结论:聚氨酯掺量达到8%时,聚氨酯级配碎石孔隙率达2%左右,聚氨酯成膜厚度较厚,浸水后聚氨酯级配碎石的抗压强度、抗折强度以及回弹模量基本保持不变;在长期动载作用下,聚氨酯级配碎石层累积变形、动压力以及动孔压在注水前后变化较小,有良好的力学行为和防水效果。     

水泥稳定级配碎石基床结构动态特性试验研究

遂渝铁路缺乏优质填料，路堤填料采用红层泥岩，为弥补基床底层相对偏弱，采用水泥稳定级配碎石基本表层的基床结构形式。利用足尺模型试验对水泥稳定级配碎石基床结构动态特性进行研究，试验结果表明水泥稳定级配碎石基床表层能够大幅度降低基床表层以下各层的动静应力和动变形，提高基床结构的刚度，对行车舒适性有改善。水泥稳定级配碎石基床结构是可行的。     

有轨电车荷载作用下路基结构动力响应分析

采用有限元程序ABAQUS建立数值模型，研究有轨电车路基在荷载作用下的动应力变化规律，分析有轨电车动应力随着不同行车速度、路基横断面位置、路基深度的传递规律，同时分析不同基床结构与地基土下动力响应的变化情况。结果表明：动应力在路基中呈现出两端大，中间小的特点，总体上呈马鞍形分布；有轨电车轮载所引起的附加应力快速衰减，在深度达到0.7 m左右时，动应力衰减一半；路基结构中的动应力随基床结构弹性模量的增大而逐渐减小，并且受基床底层弹性模量影响更大；随着地基土弹性模量增大，路基结构内动应力会略微增大，但路基结构的竖向位移会大大减小。     

高液限土填筑路床改良方案试验研究

国内高液限土的研究成果主要根据素土细颗粒含量、液限、CBR值等物理力学指标进行分类，按不同掺水泥或掺碎石比例、分不同碾压工况、多节点检测路基含水率、压实度、弯沉，多用于路堤填筑，高液限土填筑路床的研究成果较少。G360文昌至临高公路沿线合格填料缺乏，提出利用挖余的高液限土改良后填筑路床，通过试验合理确定最佳掺水泥和碎石比例。试验结果表明：在相同地质成因下高液限土分布极不均匀，按其物理力学指标进行准确分类难度较大；现场试验结果显示，高液限土路床填筑掺水泥比例4%、掺碎石比例25%时可满足验收要求；水泥改良对弯沉贡献较大，碎石改良对压实度贡献更显著。     

掺铁尾矿碎石砼路用性能试验研究

通过不同掺量下砼强度试验,以不降低砼强度和最大限度利用铁尾矿碎石为原则,确定铁尾矿碎石掺入量(铁尾矿碎石占粗集料总重的比例)宜为60%~70%;路用性能试验表明,掺铁尾矿碎石的砼与普通砼特性相似,铁尾矿碎石可作为正常集料使用。     

土工格室对基床动应力重分布的影响

通过在现场开展动应力测试 ,对铺设土工格室后基床动应力的重分布进行了探讨。测试表明 ,铺设 15cm高的土工格室后基床动应力最大值可下降 30 %左右 ,土工格室的整体性对动应力重分布有较大影响。     

粉煤灰掺量对水泥砾质土力学效应影响

为研究粉煤灰掺量对水泥土力学效应的影响,在水泥砾质土中分别掺入质量分数为0%、4%、8%、12%、16%和20%的粉煤灰,在7、28、90 d养护龄期下分别进行无侧限抗压强度试验、渗透试验和冻融循环试验。试验结果表明,7 d龄期时,随粉煤灰掺量增大,试样无侧限抗压强度和渗透系数基本保持不变。而冻融循环后,粉煤灰掺量增大,试样无侧限抗压强度降低,渗透系数增大。28 d和90 d龄期时,随粉煤灰掺量增多,试样无侧限抗压强度值先增大而后逐渐趋于平缓,而渗透系数先减小而后逐渐趋于平缓且有增大趋势。冻融后,试样无侧限抗压强度随粉煤灰掺量增大先增大后减少。而试样渗透系数和强度损失率随粉煤灰掺量增大先减小后增大,转折点粉煤灰掺量为12%。     

沥青混合料的渗透性试验研究

为探讨高速公路路面结构中沥青混合料的渗透性能,采用变水头柔性侧壁渗透仪分别测定了不同空隙率水平下SMA-13,AC-16,AC-20三种沥青混合料的渗透系数,同时结合相关研究成果,将空隙率影响沥青混合料渗透系数的变化关系进行对比分析,结果表明:①三种级配类型沥青混合料的渗透系数均随空隙率的增大而增大,渗透系数的拐点位置在空隙率8%~9%之间;②空隙率8%时,连续级配AC-16和AC-20的渗水系数低于间断级配SMA-13;空隙率8%时,SMA-13的渗透系数则小于AC-20;③相同空隙率的条件下,AC-16的渗透系数明显小于AC-20。     

挖掘机定深系统在深中通道沉管隧道减载沉箱基床整平施工中的应用

为解决深中通道西人工岛岛隧结合部E1管节顶部减载沉箱基床整平施工中，因潮位低、流速大、施工条件错综复杂造成的水下人工整平存在的安全风险问题，研究开发挖掘机搭载GPS等自动定位测控系统进行减载沉箱碎石基床整平。该系统通过GPS、双轴倾斜仪计算获得驾驶室的位置、姿态，再通过各个摆臂上的单轴倾斜仪计算获得各个摆臂、挖斗的位置和姿态，以指导驾驶员进行基床整平施工。采用该系统对碎石基床整平后，碎石基床高程验收最大值为+4.2 cm，最小值为-3.5 cm，达到了设计及施工要求，提高了碎石基床整平精度。     

不同密实度下砂砾土的渗透系数试验分析

通过不同单粒径砂、砾和级配砂砾与中砂组成砂砾土，在不同的砂石比和孔隙比下进行常水头渗透试验。结果表明:单粒径砂砾土的渗透系数随孔隙比增大而增大，随砂砾粒径的增大而减小，随砂石比增大而减小，砂石比大于等于5:5后，砂石比对其渗透系数影响不明显；级配砂石土的渗透系数随孔隙比增大而增大，随砂石比从4:6到5:5显著降低，而砂石比6:4到7:3其渗透系数变化趋于稳定；单粒径砂砾土的渗透系数明显大于级配砂砾土，级配砂砾土的渗透系数离散性更高，说明其影响因素更复杂。     

基于减隔振措施的曲线段变速地铁列车振动影响研究

为探究运行变速的地铁列车通过减振段引起的环境振动影响，选取成都地铁4号线宽窄巷子—中医大省医院区间钢弹簧浮置板减振段，建立“列车-轨道板-地层”三维有限元模型，并现场测试地铁运行时区间隧道及地表的竖向振动与水平振动，研究减振措施下曲线段变速地铁列车振动特征。结果表明:变速运行列车引起的道床及边墙振动时程曲线呈现出前期增长慢，后期衰减快的特点；列车变速运行下的道床及边墙的振动加速度波形不具备半周期对称性；在曲线段隧道结构的水平振动不可忽略；振动由道床传递至边墙过程中呈跳跃式衰减，钢弹簧浮置板具有良好的减隔振效果；道床和边墙处振动加速度的主要频率范围为60~100 Hz，振动由隧道内传递至地表过程中高频段衰减较快，地表处振动加速度的主要频率范围为5~30 Hz。     

富水圆砾地层盾构渣土改良技术研究

为解决土压平衡盾构在富水圆砾地层中渣土不易改良及易喷涌问题,采用昆明地铁4 号线圆砾土作为试验材料,以膨润土泥 浆、羧甲基纤维素(CMC)与聚丙烯酰胺溶液(PAM)作为主要改良材料,泡沫作为辅助改良材料开展室内改良渣土坍落度和常水头渗透性试验。试验结果表明: 1)在塑流性方面,仅用泥浆或泥浆与CMC 混合改良时,圆砾土流动性过大; PAM 加入到泥浆改良渣土中时,能够提高渣土的塑流性; 泡沫的掺入对泥浆和PAM 共同改良渣土的塑流性无影响。2)在渗透性方面,CMC、膨润土泥浆和PAM 均可有效改善渣土渗透性,且渗透系数随着注入比的增加而增大; 泡沫的掺入对泥浆和PAM 共同改良渣土的渗透性无影响。根据试验结果可知: 当地下水头约为25 m 时,可将膨润土泥浆配比1 ∶ 4(1%CMC)、膨润土泥浆注入比(BIR)= 25%、PAM 注入比(PIR)= 12. 5%、泡沫注入比(FIR)= 20%或膨润土泥浆配比1 ∶ 3、BIR= 25%、PIR= 7. 5%、FIR= 20%作为此圆砾地层的渣土改良参数。     

高铁无砟轨道基床级配碎石渗透稳定性研究

为研究高水力梯度下级配碎石渗透稳定特性，通过改进的渗透仪开展了路基基床级配碎石渗透稳定特性试验研究。结果表明:级配碎石渗流速度随水力梯度增加分为线性增长、非线性增长，渗透破坏急剧增长，随细颗粒含量增加明显降低，随压实度增大逐渐减小；临界水力梯度随细颗粒含量增大呈非线性增长，粒径小于0.1 mm的细颗粒含量超过5.5 %时，临界水力梯度增加幅度提高，临界水力梯度随压实度提高逐渐增加，压实度超过0.95时增幅比较明显；破坏水力梯度越大，级配碎石细颗粒含量越高，细颗粒损失量越多。     

土压平衡盾构施工中泡沫改良砾砂土的试验研究

为了解决土压平衡盾构在砾砂土地层掘进过程中,土体塑流性差、刀盘及螺旋输送机磨损严重和开挖面平衡不易保持等问题,通过自制泡沫发生器发泡,对砾砂土地层的泡沫改良技术进行室内试验研究,分析气液比、含水率和泡沫掺量对塑流性的影响和改良前后土样的渗透系数的变化规律,得出泡沫发生器气液比在30∶1~55∶1、含水率为5%~12.5%、泡沫掺量为20%~40%时,土体具有较好的塑流性,泡沫的"轴承效应"和泡沫剂中表面活性剂的亲水基团与水、砾砂土颗粒形成的氢键是塑流性提高的根本原因;使用泡沫剂改良砾砂土后,渗透系数大幅降低,掺泡沫后在280 min内渗透系数随时间变化较小,能达到10~(-5)cm/s,泡沫剂溶液中高分子化合物的联结和液桥力是土样具有堵水作用的原因。     

下穿铁路隧道爆破施工动力响应研究

针对新建公路隧道爆破施工下穿既有铁路隧道时，引起既有铁路隧道动力响应问题。运用有限元数值软件模拟分析了下穿公路隧道与既有铁路隧道中心位置不同时，既有铁路隧道的动力响应规律。研究结果表明:爆破施工至铁路隧道正下方中心时，既有铁路隧道底部最大振动速度为5.97 cm/s，小于规范允许值6.00 cm/s，数值模拟结果符合现场振动监测数据值；对既有铁路隧道的变形影响，从公路隧道开挖至近侧、中心、远侧、贯通，四个阶段最大变形值为4.86 mm，未超过规范允许值10.00 mm。