高速铁路基床掺胶粉水泥稳定碎石动力学特性分析

为明确掺胶粉水泥稳定碎石在高铁列车循环荷载作用下的力学变形特征和能量损耗规律,将胶粉以等体积方式部分替换掉原集料中1.7 mm以下的细颗粒,形成胶粉改性水泥稳定碎石材料。通过对300 mm×300 mm圆柱形试样进行105次的循环加载试验,在5 Hz加载频率下研究了不同动应力幅值、胶粉掺量对试样动力学变形及能量耗散的影响规律,给出了基于实际服役水平状态下胶粉改性水泥稳定碎石的累积塑性变形计算模型和阻尼比的演化规律。试验结果表明:从变形角度,C_(5)P_(0.1)R_(30)材料的累积塑性变形最小,表现出较好的抗动力学变形特征;橡胶粉的掺入增加了水泥稳定碎石材料的韧性,降低了应力幅值增加对累积塑性变形增加的敏感性;结合累积塑性变形计算模型,并从参数分析的角度看,C_(5)P_(0.1)R_(30)可作为基床表层结构推荐材料;从阻尼比角度看,胶粉替换水平为30%时,阻尼比数值较大,路基结构受高铁列车动荷载激振后,能量衰减较快,具备一定的减振降噪潜力。因此,基于对胶粉改性水泥稳定碎石动力学特性分析,推荐1.7 mm以下胶粉等体积替换水平为30%,这对于改善高铁路基基床表层材料刚度,构建减震降噪型路基结构具有重要意义。

重载铁路基床表层级配碎石渗透特性试验研究

重载铁路基床表层级配碎石渗透系数的快速、精确测定,对工程施工质量及工期的保证具有重要意义。基于达西定律研制适用于级配碎石的大型常水头渗透试验装置,并利用该装置考虑边壁效应进行一系列渗透试验,探究试样孔隙比e、不均匀系数Cu及特征粒径参数对其渗透系数K20的影响程度及规律。结合试验数据,以太沙基模型为基础,建立同时考虑孔隙及级配特征参数的渗透系数改进计算模型,并通过试验验证其精确性。结果表明:级配碎石的K20与其e2、平均粒径平方d502呈线性关系,与Cu呈负指数关系;d50对K20的影响权重最大,Cu次之,e最小;提出的计算模型具有较高准确性,可为新建重载铁路基床表层施工中填料渗透系数的快速测定及运营路基基床的渗透稳定性评估提供参考。

重载铁路基床污染级配碎石临界动应力及动强度特性研究

重载铁路基床表层级配碎石受细粒土侵入污染后服役性将大幅劣化,掌握循环荷载下污染级配碎石临界动应力及动强度的演变特征,对揭示路基病害的产生机理至关重要。首先,以不同细粒含量的级配碎石为研究对象,开展一系列不同应力水平条件下的大型动三轴试验,探究细粒含量、围压及动应力幅值对试样累积塑性应变及临界动应力的耦合影响机制。然后,基于塑性安定理论,对试样在不同条件下的变形行为进行划分,并进一步建立考虑围压及细粒含量参数的塑性蠕变状态临界动应力计算模型。最后,分析细粒含量及围压对动强度的影响规律,并通过归一化方法建立了静、动强度间的计算模型。研究成果可为基于强度控制原则的重载铁路新型路基结构设计提供参考。

水泥稳定碎石基床冻融劣化试验及模型研究

为研究季节性冻土地区高铁路基水泥稳定碎石基床长期冻融循环耐久性,将宏观试验与结构内部微元体的损伤发展相结合,建立了基于Morgan-Mers-Flodin(MMF)模型的高铁路基水泥稳定碎石基床冻融耐久性劣化模型,室内长期冻融循环试验以无侧限抗压强度和抗折强度作为评估水泥稳定碎石材料冻融耐久性的指标。研究结果表明:首先,无侧限抗压强度和抗折强度可表征水泥稳定碎石的冻融耐久性劣化规律;其次,以无侧限抗压强度损失率为控制指标,建立的冻融耐久性预测模型与室内试验保持一致;最后,水泥含量由3%增加至5%时,材料内部抗冻融损伤能力明显提高,建议高铁路基水泥稳定碎石基床水泥掺量为5%。研究结果以期为高铁路基水泥稳定碎石基床强度标准的制定,以及施工和安全运营提供理论支撑。

高铁路基运营期注浆线路平顺性监测技术研究

研究目的:我国高速铁路路基跨软弱土分布广泛,且由于施工、封闭措施、微地貌排水等原因,易造成路基软化,产生沉降病害,降低高速铁路的运营效益。因此,在对路基进行注浆加固整治中,为避免造成轨道几何尺寸超限,必须构建高精度、实时在线的空间线路平顺性监测技术,为运营条件下高速铁路路基注浆加固提供技术保障。研究结论:(1)Leica TS15自动监测系统配合微型精密棱镜在对温度、湿度、气压等气象参数进行实时误差修正后,其三维精度满足全天候监测要求,可控制在±0.5 mm以内;(2)室内极限风压风洞试验和现场测试均验证了微型精密棱镜在钢轨轨腰和轨道板侧面安装的安全性与适用性,且不影响高铁列车正常运行;(3)自动监测系统能耗测试表明,结合新能源+物联网技术,可实现高铁路基注浆加固过程中自动连续监测,其精度、操作性、稳定性均能满足运营线路要求;(4)本文研究技术在运营高速铁路其他类似工况中具有参考价值。

考虑流-固耦合的天然气盐岩储库渗流特性研究

根据我国油气储库多为层状盐岩的实际情况,基于流-固耦合分析理论,利用快速拉格朗日有限差分法对层状盐岩储库的渗流特性进行分析。研究了含夹层盐岩天然气储库流-固耦合效应,不同内压下的体积应变与围岩渗透率变化,围岩塑性区分布以及渗流量与渗透压力的变化规律。结果表明:渗透率与体积应变的关系可近似采用线性函数描述,体积应变增大时,盐岩内部空洞和裂隙扩大,使盐岩渗透率增大;在某个渗流压力(洞室内压)条件下,随着盐岩的流变变形,渗流量会趋于某一定值,渗流达到稳定状态。在天然气内压与围岩应力共同作用下,储库围岩塑性区扩展深度随着内压的增大而减小,研究结果对盐岩储气库的安全运行具有一定的指导作用。

盐岩储库流变损伤变形分析

盐岩是一种特殊的软岩，具有结构致密、孔隙度低、塑性变形能力大，非常低的渗透率、良好的蠕变行为和损伤自愈等特性，被国际上公认为是石油、天然气储备和放射性废物处置的理想场所。本文结合以往学者的研究成果，把损伤这个因素考虑进去，做了一些研究工作，得到一些成果、

运营高速铁路路肩沉陷成因及加固治理实例分析

我国高速铁路运营里程不断增加,跨软弱土地区工程逐渐增多,同时高铁路基对工后沉降控制极其严格,但受施工质量控制不严、强降雨水分积聚以及在列车荷载共同作用下,容易导致路基局部软化、沉降,对高铁线路安全运营产生潜在隐患。因此,本文依托现场实际工点并利用原位测试技术、快速含水率测试方法和室内土工试验对运营高铁路肩沉陷的原因进行探查分析,同时结合数值仿真实现病害重现;其次,以浆液配比试验为基础,提出一种适合高速铁路运营条件的注浆加固技术;最后,对注浆加固治理效果进行验证,以构建一套完善的路基沉陷病害探查-治理-验证治理方案。该方案可有效适应高铁运营条件下的路基病害的要求,工艺流程合理,技术安全可靠,可为其它类似工况提供借鉴。