铁路基床底层风积沙填料长期动力稳定性研究

为了研究铁路基床底层风积沙填料的长期动力稳定性,以和若铁路某试验段路基为研究对象,开展现场动力响应试验,试验车速分别为5,20和30 km/h,轴重分别为14.5 t和23.5 t,分析动应力随列车速度、轴重及沿深度的变化规律,基于现场测试和以往动三轴试验成果,将临界动应力和累积塑性变形作为评价参数,分别从动强度和动变形2个方面评价和若铁路基床底层风积沙填料的长期动力稳定性。研究结果表明:1)当列车以不大于30 km/h的速度运行时,车速对基床动应力值的影响很小,但轴重的影响十分显著,不同轴重作用下动应力衰减系数沿深度的变化曲线基本重合,动应力经过基床表层衰减约39.7%,传递至基床底层底面衰减约84.6%。2)在和若铁路基床底层范围内,列车荷载产生的动应力为12.86~53.05 kPa,小于风积沙临界动应力66.02~100.21 kPa,从动强度角度来说,风积沙用作铁路基床底层填料满足长期动力稳定性要求。3)基于基床填料的累积塑性应变模型,采用分层总和法计算了和若铁路基床层的累积塑性变形,结果发现列车荷载作用下基床变形主要集中在第1个月,累积变形量为13.59 mm,小于规范允许的月沉降量25 mm,从动变形角度来说,风积沙用作铁路基床底层填料满足长期动力稳定性要求。研究成果可为沙漠地区路基填料选择及基床结构设计提供参考。

复掺纤维水泥改良风积沙抗压强度试验研究

和若铁路(和田—若羌)DK111+500—DK111+800段的风积沙为C3间断级配细沙,不能直接用作铁路路基基床填料。为了对风积沙进行改良,考虑在其中单独掺加聚丙烯纤维,以及将聚丙烯纤维分别与玄武岩纤维、玻璃纤维、聚酯纤维按质量比1∶1复掺。不管单掺还是复掺,纤维掺量(质量分数)均分别取6‰、8‰、10‰,水泥掺量(质量分数)为5%,养护龄期7 d。通过无侧限抗压强度试验,研究不同纤维单掺和复掺对水泥改良风积沙应力、应变、无侧限抗压强度和割线模量的影响。结果表明:与相同掺量的单掺试样相比,掺量为6‰、8‰时复掺聚丙烯纤维与玻璃纤维试样峰值应力小幅增大,其他复掺试样峰值应力均减小;不同纤维复掺对水泥改良风积沙无侧限抗压强度增强效果不明显,但对水泥改良风积沙割线模量影响明显;掺量8‰时复掺聚丙烯纤维与玻璃纤维试样无侧限抗压强度比单掺试样增大6.53%,而其他复掺试样无侧限抗压强度均比相同掺量单掺试样减小0.21%~11.73%;不同掺量下复掺试样割线模量均比单掺试样大,掺量6‰时复掺聚丙烯纤维与玄武岩纤维试样割线模量比单掺试样增加了1.12倍。研究结果可为沙漠地区铁路路基基床表层填料改良设计及施工提供参考。

水泥稳定风积沙基层抗剪强度试验研究

近年来,内蒙古锡林浩特地区沙漠化程度逐年上升,当地的风积沙储量很大,筑路取料方便,运输经济;而风积沙为不良的筑路材料,若能够解决风积沙作为基层筑路材料使用问题,使其强度和稳定性达到基层建设标准的规范使用要求,不失为修筑沙漠地区公路材料提供了一种新的选择。基于此,在内蒙古地区风积沙特性研究的基础上,对其掺入了一定量的水泥,研究探讨了水泥稳定风积沙作为道路施工的基层材料的抗剪强度,得出不同水泥掺量对风积沙基层抗剪强度影响因素以及作用机理。通过试验得出,水泥稳定风积沙的抗剪强度会随着水泥掺量的改变发生较大变化,在一定程度上对沙漠地区风积沙作为筑路材料施工提供了些许参考价值。

水泥改良风积沙无侧限抗压强度试验研究

针对蒙西华中重载铁路风积沙路段缺少路基优质填料的工程实际,采取就近取材的原则,采用水泥改良风积沙填筑路基基床底层.开展室内水泥改良风积沙无侧限抗压强度试验,研究不同水泥掺量、养护龄期、压实系数和水泥强度等级下试件强度变化规律,探讨水泥改良风积沙填筑重载铁路路基基床底层的适用性.试验结果表明:水泥改良风积沙强度随水泥掺量、压实系数的增大而提高,并存在良好的线性和多项式拟合关系;龄期效应对其强度影响显著,相比水泥改良粉土、黏性土等其它细粒土,前期强度增长速率较快,而后期强度增长速率较慢,增长量变小;结合工程实际和室内试验结果提出适合该重载铁路风积沙改良选用水泥等级及水泥掺量的控制标准.

蒙华铁路基床本体填料制备技术

为了快速准确的在填料中最大量掺入风积沙,按风积沙中0.25 mm颗粒含量≥40%、≥30%、≥20%、≥10%将风积沙分为A级、B级、C级、D级,采用0.25 mm和2 mm含量控制方法对风积沙进行掺配。结果表明:对于同级别风积沙掺入料在0.25 mm、2 mm控制粒径下,风积沙的掺入量均按以下趋势逐渐增加:3号磅过粗筛>百顺>万成>纳兰西里>胜利乡。以A、B组料的界限来划分掺入料的可掺配性存在一定不合理性,不均匀系数的高低与基床底层填料掺配的经济性(风积沙掺量高低)相关性较低,而曲率系数能很好地描述掺配的好坏与A、B组填料的优劣。C级、D级风积沙,在2 mm控制粒径掺配下的风积沙掺量大于以0.25 mm控制粒径下的风积沙掺量;A级风积沙以0.25 mm控制粒级进行掺配试验更能有效的提高风积沙掺量。

西秦岭北缘武山地区上白垩统沙漠相沉积特征

西秦岭广泛但不连续分布着一套晚白垩世红层地层。这套红层地层所代表的原型沉积盆地是西秦岭中生代陆内造山期发育的相互孤立的山间盆地拟或是整体统一红层盆地新生代以来地壳隆升侵蚀破坏的残留一直存在争议。这个争议问题即关乎到对西秦岭中生代末期的构造地貌状态的认识,也关乎到现今青藏高原东北缘新生代以来地壳隆升初始地质背景。通过对西秦岭北缘武山地区上白垩统红层沉积地层中发育的一套砖红色砂岩的沉积序列、沉积构造、粒度分布等宏观地质特征的较详细研究,结合对这套砂岩的矿物成分和显微结构以及石英颗粒SEM表面结构特征的研究,表明这套砖红色砂岩具有如下特征:1)发育典型的大型风成交错层理;2)粒度均匀,分选好,以中—细砂、极细砂组分为主,缺乏粉砂—黏土颗粒组分;3)石英颗粒磨圆度好,表面发育碟形和新月形坑、溶蚀坑、硅质薄膜等风成砂颗粒具有的独特表面特征。据此提出这套砖红色砂岩是典型的沙漠相沉积的新认识,并根据沙漠相沉积类型的识别标志将其分为沙丘沉积和丘间沉积两种沉积类型。秦岭北缘武山地区晚白垩世沙漠相沉积的存在,结合西秦岭腹地同时代的哈达铺、岷县西江等地分布在山顶面的晚白垩世红层地层中存在类似的沙漠相沉积分析,提出了西秦岭晚白垩世不仅处于干旱炎热气候环境,而且曾呈现出地形相对平缓的泛盆地构造地貌状态。这套红层沉积反映了西秦岭晚白垩世为统一红层沉积盆地而非孤立的山间盆地,现今多不连续分布在山顶面之上是新生代以来地壳不均匀隆升和侵蚀共同作用的结果。

高矿化度矿井水地下回灌对毛乌素沙漠地下水水质的影响

针对煤矿建设阶段普遍存在的矿井水回灌至浅层地下含水层问题,以生态脆弱的毛乌素沙漠腹地某煤矿为研究对象,重点开展了高矿化度矿井水地下回灌的水质影响研究,结果表明:尽管矿井水中含有多种污染组分,但采用地下回灌方式,可以利用风积沙层的自然过滤净化作用,去除水中绝大部分NH_4、NO_3、COD、大肠杆菌等污染组分,大大增加了当地的水资源量,避免了二次污染和无效蒸发等问题。风积沙层中蕴含丰富的低矿化度地下水资源,在稀释作用下,可以有效降低矿井水中TDS浓度,回灌影响区域在80 m范围内,80 m以外的矿井水已成为可直接利用的地下水资源。建井阶段采用地表回灌,生产阶段建设地下水库,可以有效保护和利用矿井水资源,实现西部矿区的绿色可持续发展。

厦门岛东南海岸贝壳层与风沙的研究

最近调查发现 ,厦门岛东南海岸剖面出露了三段长总计约 1 5m、厚度 0 .4m的古贝壳层 .该层在高潮线之上 1m处 ,直接覆盖在古海滩沙之上 ,顶部被厚度达 4～ 5m的三层风成沙所覆盖 .本文根据贝壳种类鉴定及14 C年代测定和沉积物粒度分析进行研究 ,结果显示 ,厦门岛 1 51 0a前的古海岸线比现在的海岸线高约 1m、现代风成沙最早开始形成于隋唐时期 ,至今仍存在风沙隐患 .为此 ,建议在开发利用中要因地制宜 ,防止风沙再度泛滥 .

风积沙地区重载铁路基床底层B组填料改良技术

新建蒙西至华中地区铁路煤运通道MHTJ-1标段位于内蒙个自治区鄂尔多斯市乌审旗境内,地处毛乌素沙漠腹地,当地资源匮乏,没有合格的B组填料,通过对周边地区料源地普查、料源分析和工艺性试验结果,最终确定用A组填料掺风积沙改B组填料的物理改良方案,其均能满足重载铁路基床底层的各项指标,为沙漠地区修建铁路在填料选择上提供一定借鉴。

不同长度纤维混掺水泥改良风积沙强度及微观结构研究

混掺纤维土可以利用不同长度纤维特性进行优势互补,从而提高土体强度,增强延性。以和若铁路为工程背景,对沿线风积沙进行纤维水泥改良,以满足铁路路基基床表层填料要求。通过无侧限抗压强度试验及扫描电镜试验,研究不同长度聚丙烯纤维混掺对水泥改良风积沙试样微观结构和无侧限抗压强度影响。混掺纤维掺量为8‰和10‰,纤维长度有3,6和12 mm共3种规格,按1∶3、1∶1和3∶1比例混掺,水泥掺量5%。采用锤击法制作成直径和高度均为50 mm的圆柱体试样,标准养护7 d龄期后进行无侧限抗压强度试验,在破坏后的试样上取4个样品,制作成边长1 cm的立方试件进行扫描电镜试验。结果表明,不同长度纤维混掺水泥改良风积沙试样较单掺纤维试样的峰值应力、残余应力及延性系数明显增大,而峰前应力增长速率与峰后应力衰减速率显著减小。混掺纤维试样无侧限抗压强度较单掺纤维试样增大12%~46%。混掺纤维掺量从8‰增大到10‰,混掺纤维试样无侧限抗压强度增大10%~13%。混掺纤维试样延性系数随12 mm长纤维的纤维掺量增加而增大。3 mm短纤维与12 mm长纤维混掺的水泥改良风积沙试样的孔隙定向概率熵随长纤维占比的增大而增大,而孔隙率与孔隙平均丰度则相反。3 mm短纤维与12 mm长纤维按照1∶3混掺试验组的无侧限抗压强度最大,对应的孔隙率、孔隙平均丰度最小,孔隙定向概率熵最大。混掺水泥改良风积沙试样无侧限抗压强度与孔隙率、孔隙平均丰度均呈线性负相关。研究成果对风积沙地区铁路路基基床表层填料的设计和施工有借鉴意义。