高速铁路膨胀土路堑全封闭基床动力特性现场试验

膨胀土路堑基床病害是铁路建设中的难题之一。在分析膨胀土地区路堑基床病害特点和产生机理基础上,开展了半刚性防水结构层研发和全封闭基床设计工作。为研究新型基床结构的动力特性,在云桂铁路典型膨胀土路段填筑了100 m全封闭基床试验段,并进行大型现场激振试验。试验结果表明:①动应力、速度和加速度大小与基床服役环境有关,基床浸水后三者在干燥状态的基础上均出现不同幅度增大;②路基面动位移随距离的增加呈幂函数型衰减,其衰减拟合曲线函数表达式为y=0.562x(-0.37);③基床动应力与激振频率关系曲线存在'双峰'现象,峰值频率分别为10 Hz和18 Hz;④激振频率位于16~21 Hz范围内时,速度和加速度随频率增加而迅速增大,其余频段二者随频率的变化不明显。

云桂高速铁路新型全封闭路堑基床动响应特性研究

膨胀土地区路堑基床病害是高速铁路建设中倍受关注的问题。结合云桂高速铁路工程实际,以典型膨胀土新型路堑基床为基础,借助有限差分软件FLAC^(3D),建立了三维路堑基床动力分析模型,探讨了列车荷载作用下新型全封闭路堑基床动力特性,并结合现场试验进行了分析。分析结果表明:数值模拟结果可较好地反映基床动响应变化规律,且与现场实测变化趋势相同;基床竖向动应力随深度呈指数型衰减,基床竖向动位移随深度呈幂函数型衰减;路基面动位移值为0.95 mm,满足高速铁路规范要求;基床动响应特征受服役环境影响显著,浸水条件下会引起基床表层动应力及振动速度增大;铺设防排水结构层可改善基床内的动应力分布,并减小路基面的动位移及增强基床抗振性能。研究成果可为膨胀土地区高速铁路工程实践及理论研究提供参考。

半挖半填工况加筋土挡墙失稳机制试验研究与上限法分析

设计并制作半挖半填工况的绿色加筋格宾模型挡墙,通过在挡墙顶部施加分级均布荷载,测试挡墙在各级荷载作用下的变形、土压力和筋材拉应变,并进行数值模拟,探讨挡墙承载力的发展规律和失稳模式;基于塑性极限分析的上限法,建立半挖半填工况加筋土挡墙的极限承载力,安全系数和极限高度的计算方法。研究表明:在墙顶分级均布荷载作用下,半挖半填工况加筋土挡墙承载力的发展过程可分为初始压密、正常发展、屈服和破坏失稳4个阶段;挡墙墙顶竖向沉降呈三角形分布,挡墙沿填挖交界面发生滑移失稳;挡墙面墙变形、土压力和筋材拉应变分布规律受挡墙的失稳模式影响;所推导的半挖半填工况加筋土挡墙稳定性分析方法考虑台阶面筋材的作用,具有较高的精度。

一种膨胀土湿度应力场的近似计算方法

构建一种数值与试验相结合的计算湿度应力场的方法,根据湿度应力场与温度应力场的相似性,采用FLAC软件温度应力场模拟原位竖向膨胀力试验,由此确定湿度场线膨胀系数.利用室内模型试验对该模拟结果的准确性进行验证,室内模型试验和数值模拟得到的竖向膨胀力大小接近,规律基本一致,表明此种近似的膨胀土湿度应力场计算方法有效可行.研究可为膨胀土膨胀特性的数值模拟提供借鉴.

膨胀土地段新型基床结构动力响应数值分析

采用一种新型的防排水结构层控制膨胀土的含水率变化,对新建云-桂高速铁路广西段的膨胀土进行整治。采用FLAC3D有限差分软件分析云-桂线中强和中弱膨胀土地段新型基床(基床中设置新型防排水结构层)在列车荷载作用下的动力响应规律,利用现场试验结果对数值分析结果进行验证,对比分析两类膨胀土地段基床动力响应规律的异同。研究表明:新型基床结构动应力、动位移、振动速度和加速度随深度的增加而减小;基床动应力的现场实测值与软件计算值规律基本一致,且大小相近,说明该数值模拟分析新型基床的动力响应规律可行;中强、中弱膨胀土地段的新型防排水结构层上下表面的动应力、剪应力存在差异,但其基床结构内的动应力、动位移、速度和加速度的衰减规律一致。本文为膨胀土地区高速铁路基床的设计、施工及其动力响应研究提供参考。

高速铁路新型路堑基床结构动力响应分析

研制出一种新的防排水结构层用以控制膨胀土路基的含水率变化,从而达到对新建云—桂高速铁路膨胀土地段整治的目的。本文采用FLAC^(3D)有限差分软件研究该新型路堑基床结构(基床中设置新型防排水结构层)在列车荷载作用下动力响应规律,并利用现场试验结果对数值研究结果进行验证。研究表明:新型基床中道砟和新型防排水结构层对动应力衰减贡献较大;新型防排水结构层对竖向动应力、剪应力衰减作用明显,增强了基床结构的动力稳定性;新型基床结构能够更有效地控制基床的动位移;新型基床中振动速度和加速度随深度的增加而减小,道砟对振动速度和加速度的衰减作用明显。新型路堑基床结构振动速度和动应力的现场实测与数值分析规律基本一致,且实测值与计算值大小相近。研究成果可为特殊土地区高速铁路基床的设计、施工及其动力响应研究提供参考。

云桂高速铁路不同防水层基床动力特性现场试验

结合云桂(昆明—南宁)铁路典型膨胀土路堑基床综合试验段的大型激振试验,分析不同防排水层基床在极端服役环境(干燥和浸水)下的动力特性。试验结果表明:(1)服役环境影响基床动力特性参数(动应力、速度和加速度)的绝对值大小,但不影响其衰减规律,动力特性参数的衰减规律与防水结构层刚度有关;(2)相比于改性水泥基防水结构层剖面,在距激振设备6 m范围内,复合防排水板剖面路基面的动位移相对较大;(3)改性水泥基防水结构层具有较大刚度和良好的抗渗性,能够有效解决复合防排水板易破损和搭接缝渗漏问题,这对保证膨胀土路堑基床的长期稳定性具有重要意义。

高铁膨胀土新型路堑基床动力特性与参数敏感性

进行了云桂高铁膨胀土新型路堑基床综合试验段现场激振试验,借助有限差分软件FLAC3D,建立了三维轨道-路基-地基动力学模型,分析了新型路堑基床动力响应与防排水结构层参数敏感性。分析结果表明:铺设新型防排水结构层可加速基床内动应力的衰减,降低路基表面动位移;增加防排水结构层厚度和弹性模量可降低基床动位移,减弱防排水结构层下方基床动应力,但会提高防排水结构层顶面的动应力水平;防排水结构层铺设位置下移时会增大路基表面动应力,但对路基表面动位移影响不大;为满足《高速铁路设计规范》(TB 10621—2009)要求,建议防排水结构层铺设厚度不小于15cm;路基表面动应力、动位移与地基表面动应力敏感性因素依次是防排水结构层的铺设位置、弹性模量与铺设厚度;考虑新型防排水结构层参数对基床动响应的影响,确定的最优方案为:铺设厚度为20cm,弹性模量为1.0GPa,铺设位置为基床表层底部。

半刚性防水结构层厚度对膨胀土路堑基床动力响应的影响

在分析膨胀土地区路堑基床病害特点的基础上,开展了半刚性防水层的路堑基床动力特性研究.在基床中设置了一层半刚性防水结构层后,这种基床结构在列车循环往复动荷载作用下,其动力特性与普通基床结构相比发生了显著的变化.本文研究了半刚性防水层铺设厚度的改变对膨胀土路堑基床动力响应的影响,结果表明:随着防水层厚度的增大,基床内的动应力变化不大,路基面动位移呈线性减小.