降雨影响下不同坡度的路堑基床径流与渗流特性的试验与分析

为分析降雨影响下不同坡度的路堑基床特性,设计室内人工模拟降雨试验和工程背景实地试验,研究降雨影响下不同坡度的路堑基床径流与渗流特性,分析测定路堑基床坡面的入渗量、含水率、流速、产流时间、产流强度、平均水深与坡度的变化规律。分析结果显示:不同坡度同一降雨强度条件下,坡度较大,入渗量、含水率、平均水深较小,产流时间较短,水流速度较快、产流强度较大。

膨胀土路堑基床新型防水层振动荷载下服役性能试验研究

膨胀土路堑基床病害是铁路工程中亟需解决的关键技术问题。针对新建云桂线膨胀土地段高速铁路工程实际,开展膨胀土路堑基床模型室内激振试验,研究新型防水结构层在干燥、降雨、地下水位上升三种极端服役条件下的动力性能及防水效果,并结合现场实测数据进行了分析。分析结果表明:服役环境对新型基床结构的动力特性影响显著,降雨和地下水位上升均引起基床动应力、速度及加速度不同程度的增加;新型防水结构层可加快基床内部动应力的衰减,动应力沿横向距离近似呈"Z"形分布,在轨道正下方出现峰值,距线路中线5.0 m以外受振动影响较小;新型防水结构层能满足的防水、隔水、抗振、减振的要求,对提高铁路线路的平顺性和稳定性具有积极意义。研究成果可为新建云桂膨胀土高速铁路工程建设及同类工程实践提供参考。

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。

武广高铁无碴轨道路堑基床长期动力稳定性评价

基于室内疲劳动力试验所获得的临界动应力、疲劳动剪应变门槛及现场动响应测试成果,采用临界动应力法和动剪应变法,评价武广(武汉—广州)高速铁路无碴轨道红黏土路堑基床的长期动力稳定性,给出同时满足动强度和动变形条件的最小基床换填厚度理论值。综合考虑铁路路基构造要求、实测路基动响应影响深度、红黏土特殊工程性质、安全储备等因素,给出便于工程应用的红黏土基床最小换填厚度建议值,探讨含水比、围压对红黏土基床换填厚度的影响规律。研究结果表明:换填厚度随含水比的增大而增大,随围压的增大而减小;若路基满足动变形条件,则动强度条件就自动满足;动变形是高铁无碴轨道路基长期动力稳定的控制因素;动剪应变法是一种优于临界动应力法的高铁无碴轨道路基长期动力稳定性评价方法。

疲劳动剪应变门槛与武广高铁无碴轨道路堑基床长期动力稳定

针对武广高铁无碴轨道红黏土路堑基床长期动力稳定性问题,利用改造后的应力控制式动三轴仪代替国内尚无的剪应变控制式共振柱仪,测试土体疲劳动剪应变门槛值,提出了一套完整的试验方案和数据处理方法,为疲劳动剪应变门槛的确定开辟了新的试验途径。通过疲劳动三轴试验,获得了9种试验条件下红黏土疲劳动剪应变门槛值。按曲线走势特征,红黏土Ed-lgN曲线可分为稳定型、临界型、破坏型3类,且不同试验条件下同类型的曲线具有相似的走势特征;探讨了含水比、围压对红黏土疲劳动剪应变门槛的影响,给出了简单实用的疲劳动剪应变门槛经验估算公式;基于室内试验及现场动响应测试成果,采用动剪应变法初步评价了武广高铁无碴轨道红黏土路堑基床的动力稳定性,给出了不同物理状态下红黏土基床最小换填厚度建议值。研究成果为我国高速铁路无碴轨道土质路基动力稳定性评价及路堑基床换填厚度的确定提出了新的思路,也为红黏土疲劳特性的深入研究提供了宝贵的第一手资料。

高铁无碴轨道红粘土路堑基床动响应测试与分析

针对武广高铁无碴轨道红粘土路堑基床的动力稳定性问题,在现场进行基床动响应测试,获得了振动速度、振动加速度、动应变、动应力最大值及其在竖向及横向测试断面上的变化规律。探讨了竖直深度、水平距离、行车线路、轨道类型对路堑基床动响应的影响。结果表明:动响应随深度增加近似按指数函数衰减,随水平距离的增加按倒"V"字形(右线车)或近似按指数函数变化(左线车);右线车作用下动响应大于左线车;无碴轨道基床具有不同于有碴轨道的动响应特征:无碴轨道基床动响应小于有碴轨道,动响应随深度的衰减速率慢,影响深度大,测试数据离散性小。分析表明,4个动响应参数在竖向及横向测试断面上的变化规律基本一致,且动应力与振动加速度之间具有很好的线性相关性。对比发现,本文测试数据与国外无碴轨道基床动响应测试成果具有较好的一致性,说明本文测试方案及测试成果是正确合理的。研究成果对我国高速铁路无碴轨道路堑基床的设计、施工及其动响应研究具有重要的参考价值。

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。

地下溶洞路床路堑失稳——强度折减反分析

针对地下溶洞路床路堑工程变形与失稳问题,本文提出了基于非均质弹性损伤模型的有限元失稳-强度折减反分析法,认为材料参数服从统计分布来描述材料的非均匀性。对处于岩溶地区的地下溶洞路床路堑工程实例进行分析,通过强度折减,再现了地下溶洞路床路堑工程的破裂与失稳过程,并得出了失稳时的强度参数,对工程有一定的指导意义。

武广高铁红黏土路堑基床动响应现场测试与分析

研究目的:路基基床承受列车和轨道荷载,必须具有足够的强度和稳定性。随着列车速度不断提高,对路堑基床在高速列车动载作用下的力学响应进行现场测试分析,对于正确的进行高速铁路路基设计具有重要的指导意义。研究结论:通过动响应现场实测,研究了时速300～350 km的机车通过武广高铁红黏土路堑基床时的动响应规律。分析了不同方向列车行驶条件下,振动速度、振动加速度、动应变、动应力沿基床横向、深度方向的分布规律。分析表明:竖向测试断面上振动速度、振动加速度、动应变、动应力等动响应参数均随深度增大而衰减;横向测试断面上,右线车作用下基床动响应近似呈倒"V"字形变化,左线车作用下随水平距离的增大而减小。与有砟轨道基床动响应测试成果对比表明:同等条件下,无砟轨道基床动响应小于有砟轨道,且无砟轨道下动响应衰减速率慢,影响深度大,因此建议高速铁路无砟轨道基床厚度取5.0 m左右。研究结果对其它高速铁路的建设有重要的借鉴作用。

膨胀土路堑基床的加固处理

本文介绍了应用换填法结合防渗土工布加固路堑基床的原理,重点叙述了施工工艺及控制措施。

降雨与自然状态下膨胀土基床的振动特性

为研究铺设复合防排水板的膨胀土路堑基床的振动特性,结合云桂铁路建设工程,进行现场激振试验,对基床在自然状态、模拟降雨环境下各进行100万次激振,测试基床动应力、振动速度、振动加速度、路基沉降以及湿度的变化规律.结果表明:基床动应力、振动速度、振动加速度在激振初期随激振次数的波动性较大,且在基床表层范围内的横向分布不均匀性较明显;服役环境对动应力、沉降大小具有显著影响,但对动力响应沿基床深度的衰减规律影响不大;复合防排水板具有一定的防排水能力,且对基床内振动速度的分布具有一定的影响;路基顶面沉降量在自然状态下约为3mm,在模拟降雨下约为8mm;地基面沉降量可以忽略不计,路基沉降主要由基床沉降引起.

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.

从运营角度评价路基设计标准及施工质量

衡广复线自1988年开通至今已有四年多时间,由于设计标准及施工质量所留下的问题,使我段所管辖的138双线公里自接收后,至今已投入抢修大修费用高达919.4万元。其中基床339.2万元占37％,堤坡316.5万元占34％,堑坡158.5万元占17％,其他105.2万元占12％,平均每双线公里费用6.66万元。