鐵路外文翻譯---使用循環(huán)滲透測(cè)試評(píng)估鐵路路基的剛度

1、<p>　　附錄A 外文資料翻譯</p><p><b>　　A.1 英文</b></p><p><b>　　A.2 譯文</b></p><p>　　使用循環(huán)滲透測(cè)試評(píng)估鐵路路基的剛度</p><p><b>　　西日本旅客鐵道</b></p>

2、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　鐵路路基的剛度是保持良好軌道質(zhì)量的一個(gè)重要因素。這次研究的目的是找出一種快速精確測(cè)量鐵路路基剛度的方法?；仡?路基上的應(yīng)力體系和 現(xiàn)有的測(cè)量方法，本文描述了一種基于評(píng)估路基土剛度的加州承載比測(cè)試實(shí)驗(yàn)?zāi)＞叩男滦偷难h(huán)滲透測(cè)試 。 測(cè)試重現(xiàn)了同級(jí)路基土的應(yīng)力條件。結(jié)果表明永久變形和ＣＢＲ測(cè)試有緊密的聯(lián)系?；谶@種循環(huán)滲透測(cè)試的結(jié)果

3、，塑料變形時(shí)可以預(yù)測(cè)的，并且路基沉降的預(yù)測(cè)和實(shí)測(cè)之間有某種關(guān)系?！?002艾斯維爾科學(xué)有限公司保留所有權(quán)利. </p><p><b>　　引言</b></p><p>　　鐵路路基必須有適當(dāng)?shù)膹椥宰冃魏鸵欢ǖ膿碛凶冃蝸韷虻挚顾查g變形，這就要求路基有足夠高的剪切強(qiáng)度。 因此，一種評(píng)估鐵路路基的實(shí)驗(yàn)方法，就要求能夠測(cè)量彈性剛度和抵抗永久變形。 試驗(yàn)反過來模擬火車荷載條件

4、，好比正確的加載脈沖，正確的荷載幅度，同樣的加載區(qū)域和同樣的土壓力體系，這是很恰當(dāng)?shù)?。因此，為了正常的測(cè)量路基強(qiáng)度而評(píng)估荷載條件和應(yīng)力特征是很有必要的。各種各樣的估計(jì)地基應(yīng)力的理論和經(jīng)驗(yàn)公式都是可用的，并且地基應(yīng)力的實(shí)地觀察也已經(jīng)被其他研究所完成。這些被在第二節(jié)審查。</p><p><b>　　1. 路基應(yīng)力特征</b></p><p>　　路基上來自列車的壓力是軸

5、重和道砟深度的函數(shù)。但是，列車軸重可能是路基影響最大的荷載。在英國(guó)鐵道公司標(biāo)準(zhǔn)線上最大軸重被定義為22.5噸。不同周中的路基應(yīng)力分布如圖1所示，它源于一個(gè)簡(jiǎn)單的彈性理論。在英國(guó)這種關(guān)系已經(jīng)被用來確定道砟深度。Yoo 和Selig，用兩個(gè)131噸重的四軸道砟鋪設(shè)車測(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)力的野外觀察值。典型的結(jié)果如圖表2?；诶碚撚?jì)算和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，可以得出直到100Kpa的最大地基應(yīng)力出現(xiàn)在死機(jī)表層。</p><p>　　路基上荷

6、載的頻率取決于列車的速度和旅客車廂的長(zhǎng)度如下：</p><p>　　F=V/(3.6L)</p><p>　　其中F是路基位移的第一主頻率，單位是Hz；V是列車速度，單位是Km/h；如插圖3，L是旅客車廂的長(zhǎng)度，單位是m。從圖標(biāo)中可以看出，當(dāng)列車速度在100-160Km/h并且一節(jié)車廂的長(zhǎng)度是20m時(shí)，頻率在1-2Hz之間。</p><p>　　2. 現(xiàn)有的測(cè)量方法

7、</p><p>　　各種各樣的方法被應(yīng)用在英國(guó)和海外的傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段。如表1.從荷載機(jī)制的角度來看，雖然地基受動(dòng)荷載支配，但靜荷載仍被應(yīng)用于加利福尼亞軸承比測(cè)試和板荷載測(cè)試以及壓縮測(cè)試中。CBR測(cè)試是一個(gè)既能在實(shí)驗(yàn)室又能在現(xiàn)場(chǎng)都能實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單測(cè)試，被廣泛應(yīng)用于公路工程。然而，反復(fù)荷載的三軸試驗(yàn)試用于循環(huán)荷載，并有能得出彈性模量和剪切強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)。然而，這個(gè)試驗(yàn)要在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行并且很耗時(shí)。</p>&

8、lt;p>　　每種方法都有自己的判斷路基強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)，這被看作極限值（測(cè)量屬性），如圖表1.為了相互比較這些表格，所有的極限值都被當(dāng)作模量形式。CBR測(cè)試的結(jié)果用方程轉(zhuǎn)化為模量：E=17.6CBR0.64 .板荷載測(cè)試結(jié)果用如下關(guān)系轉(zhuǎn)化：E=πq|B(1-υ2)/(4s)，其中，E---早期模量，q---加在板上的壓力，B---圓板的直徑，υ---泊松比，S---板的處理。通過比較這些模量，可以看出地基的臨界模量在15-50MN/m

9、2，是很大的一個(gè)范圍。</p><p>　　除了這些傳統(tǒng)的方法以外，一些新的方法正在研究，其中之一就是FWD。它由機(jī)械地提高和下降到鋼板上的一套橡膠的重量組成。通過多達(dá)7個(gè)徑向間距速度傳感器來監(jiān)測(cè)和測(cè)量力和地表移動(dòng)。從這些結(jié)果中可以計(jì)算出基礎(chǔ)層的彈性模量。這種方法相對(duì)于其他方法來說的優(yōu)勢(shì)是，它能用于快速評(píng)估鐵路路基而不需要鎮(zhèn)流器開挖，并且它有像評(píng)估路面條件時(shí)一樣的記錄。對(duì)這個(gè)試驗(yàn)，路基剛度在通過修改ＣＢＲ試驗(yàn)，和

10、這些鐵路路基相同的應(yīng)力水平條件下被測(cè)定出來。由于被廣泛的應(yīng)用以及容易使用，CBR測(cè)試通過了。</p><p><b>　　3. 循環(huán)滲透測(cè)試</b></p><p>　　為了以合理的精度和速度評(píng)估鐵路路基，設(shè)計(jì)了一個(gè)考慮了荷載頻率和路基的應(yīng)力水平的試驗(yàn)方案。該方案是依據(jù)各地的CBR試驗(yàn)和使用了許多和CBR試驗(yàn)相同儀器的循環(huán)滲透試驗(yàn)設(shè)計(jì)的。循環(huán)滲透測(cè)試允許彈性性質(zhì)和土壤

11、永久變形的測(cè)量。下面描述一個(gè)過程。</p><p>　　土壤樣品在摻入所需水分之后首先充分混合，然后密封，在放入CBR測(cè)試模具之前至少存放24小時(shí)。英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)1377：第4部分描述了一個(gè)2.5公斤土壓實(shí)的方法，被用于把密實(shí)的粘土送入模具。通過把土壤樣本夯實(shí)至厚度下降300毫米來把把樣本壓實(shí)成5個(gè)平等層。壓實(shí)后，土壤在模具中放置24小時(shí)以平衡水分含量。壓實(shí)后，在土壤表面放置7個(gè)金屬片作為附加荷載，每個(gè)重2千克。這樣，

12、產(chǎn)生大約10千帕的壓力。其中附加荷載是依據(jù)鎮(zhèn)流器和深度的測(cè)量，如表3所示。如前面所一道的加載在活塞上的正弦荷載由頻率為1Hz的三種不同幅度的荷載組成：0.1Kn（50KPa）、0.2Kn（100KPa）、0.3Kn（150KPa），因?yàn)槁坊系闹黝l率被認(rèn)為是1-2Hz。依據(jù)路基的理論成果和實(shí)地考察，荷載的幅度包含實(shí)際路基應(yīng)力。循環(huán)荷載應(yīng)用20分鐘，因?yàn)榇蟛糠肿冃伟l(fā)生在前5分鐘里，并且20分鐘后在活塞處發(fā)生的改變很小。</p>

13、<p>　　一套計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)被用于記錄每5秒一個(gè)的一系列循環(huán)數(shù)據(jù)。插圖4為構(gòu)成控制和數(shù)據(jù)采集的電子裝置。插圖5顯示模型的詳細(xì)構(gòu)造。</p><p>　　4. 循環(huán)滲透測(cè)試的結(jié)果</p><p>　　最大活塞載荷0.22KN的倫敦粘土的循環(huán)滲透測(cè)試中隨時(shí)間變化的滲透結(jié)果和CBR測(cè)試結(jié)果如圖6所示。每一個(gè)點(diǎn)的變形時(shí)一個(gè)循環(huán)中的平均滲透值。結(jié)果表明，CBR值越高，柱塞的滲透越

14、小。如果CBR值小于4%，滲透變形會(huì)有顯著地上升。然而，當(dāng)CBR值高于4%時(shí)，土壤的滲透變形將不會(huì)增長(zhǎng)，這被認(rèn)為是區(qū)分軟土和硬土的強(qiáng)度界限。這個(gè)值被稱為極限值。此值由Esveld認(rèn)證。它比英國(guó)所用的數(shù)值高。</p><p>　　在循環(huán)滲透測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，滲透率隨時(shí)間降低。換句話說，最初幾個(gè)荷載產(chǎn)生的滲透變形占總變形的大部分。牛津粘土和建筑用砂也做過循環(huán)滲透測(cè)試。砂子和倫敦粘土的滲透結(jié)構(gòu)是不同的，表現(xiàn)在極限值的不同，如

15、圖7.從中發(fā)現(xiàn)，例如，如果倫敦砂子的最終滲透值為0.25毫米，那么倫敦砂子的CBR值就是4%。在同樣的滲透率（0.25毫米），倫敦砂子和建筑用砂的CBR值分別為5%（類似于倫敦粘土）和20%。因此，粘土的極限值大約是4%。</p><p><b>　　5. 含水量的影響</b></p><p>　　含水量和活塞的最終滲透之間的關(guān)系如圖8所示。為了比較牛津粘土、倫敦砂子

16、、和建筑用砂這三種土，含水量和滲透值被規(guī)范化的計(jì)算按下式;</p><p>　　規(guī)范化含水量=含水量/最佳含水量；</p><p>　　規(guī)范化滲透值=滲透值/最佳含水量下的滲透值。</p><p>　　可以發(fā)現(xiàn)，根據(jù)土壤類型，規(guī)范化的含水量從1.1-1.4增長(zhǎng)的過程中，滲透值由突然地增長(zhǎng)。規(guī)范化的含水量被稱為跡象含水量。土壤顆粒越細(xì)，含水量就越高。結(jié)果表明，當(dāng)路基含

17、水量超過其極限含水量時(shí)，很容易產(chǎn)生路基問題。據(jù)報(bào)道，當(dāng)土壤含水量接近極限值時(shí)，土壤的塑性變形就特別容易發(fā)生。因此，可以認(rèn)為土壤的規(guī)范含水量達(dá)到1.4就幾乎飽和了。因此，路基排水對(duì)保持路基有足夠剛度具有重要作用。</p><p>　　把塑性指數(shù)和臨界含水量聯(lián)系起來是很有用的。塑性指數(shù)和臨街含水量之間有很好的聯(lián)系，如圖9所示。規(guī)范化的臨界含水量定義為極限含水量與最佳含水量的比值。最佳含水量由一個(gè)符合BS1377的用2

18、.5千克落錘的標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)方法測(cè)得?？梢钥闯?，塑性指數(shù)高和極限含水量是有聯(lián)系的 。</p><p>　　可以看出，高的塑性指數(shù)和含水量極限值是有緊密關(guān)心的。這意味著含水量極限值可以通過測(cè)量土壤塑形指數(shù)和指定活塞壓力值來測(cè)定。如果路基土壤的含水量比從塑性指數(shù)得到的含水量極限預(yù)測(cè)值高，路基就很有可能有很大的沉降。由于只有牛津粘土和倫敦粘土進(jìn)行了檢測(cè)，所以這種關(guān)系是暫定的。因此其他類型土壤的塑性指數(shù)和含水量極限值的深入研究

19、是很有必要的。</p><p>　　6. 循環(huán)滲透測(cè)試的預(yù)測(cè)模型</p><p>　　使用分析模型預(yù)測(cè)的累積塑性變形對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析是有幫助的。</p><p>　　CBR活塞壓力和荷載重復(fù)的次數(shù)對(duì)累積塑形變形有著顯著影響。模型中需包含這些參數(shù)。各種各樣的模型被用于土壤塑形變形的預(yù)測(cè)，然而，主要用動(dòng)力模型</p><p>　　ρCPT=ANb

20、 (2)</p><p>　　其中，ρCPT----累積的塑性變形；</p><p>　　A----材料參數(shù)；</p><p>　　N----荷載重復(fù)次數(shù)；</p><p>　　b----材料參數(shù)；</p><p>　　材料參數(shù)A可以解釋為首次加載