神朔重載鐵路低液限粉土填料室內(nèi)凍脹特性及抗凍措施研究.pdf

1、季節(jié)性凍土易發(fā)生土體不均勻凍脹，從而引起一系列的工程病害。神朔重載鐵路位于我國西北地區(qū)，路基不均勻凍脹嚴重，導致軌道結(jié)構(gòu)變形，降低線路平順性，不僅增加鐵路運營成本，也給列車行駛的安全性造成一定隱患。本文以神朔路基低液限粉土填料為研究對象，通過理論分析、現(xiàn)場氣候水文監(jiān)測、室內(nèi)試驗和數(shù)值模擬等方法，開展了神朔重載鐵路凍害段的氣候水文現(xiàn)場監(jiān)測、不同條件下的起始凍結(jié)溫度和凍脹特性試驗、摻鹽和改變級配等抑凍脹措施試驗，以及摻氯鹽抑制凍脹的敏感性等

2、研究工作。通過上述研究，得到以下結(jié)論:
　　(1)通過凍害段氣候、水文調(diào)研及室內(nèi)常規(guī)土工試驗，認為神朔鐵路神木段路基本體含水率高，填料為低液限粉土且顆粒粒徑小且分布不均，土體凍脹敏感性較強等是引起路基凍脹的直接原因。
　　(2)起始凍結(jié)溫度隨含水率的增大而升高，且出現(xiàn)明顯的過冷現(xiàn)象，但過冷溫度與含水率的相關性不顯著。
　　(3)隨著含水率的增大，水分遷移量和凍脹變形增大;溫度過高過低時均不出現(xiàn)最大土體凍脹，最大凍脹變形

3、和水分遷移需要合適的冷端溫度;隨著荷載增加，土顆粒間接觸應力增強，起始凍結(jié)溫度降低，水分遷移量和凍脹變形減小;壓實系數(shù)較小時，凍脹變形和水分遷移量較小，隨著壓實系數(shù)的增大，土體孔隙率變小，飽和度增大，水分遷移和凍脹變形呈增大趨勢，但壓實系數(shù)過高時，凍脹變形和水分遷移量減小;通過灰色關聯(lián)度分析得出，影響神朔路基填料凍脹性的因素重要性依次為含水率、溫度、壓實系數(shù)，含水量對凍脹的產(chǎn)生起決定性作用。
　　(4)土體摻入氯化鈉和硫酸鈉后，凍

4、脹變形量和水分遷移均減少，土體起始凍結(jié)溫度下降;氯化鈉對凍脹的抑制作用強于硫酸鈉;當氯化鈉摻入量為2％時，低液限粉土在較低的溫度下不發(fā)生凍脹。
　　(5)摻加粗顆粒材料能降低土體初始含水率，抑制土體水分遷移和凍脹變形，且隨著粗顆粒含量和粒徑的增加，抑制作用增強。
　　(6)通過Comsol軟件模擬摻入不同含量氯化鈉凍脹時，土體內(nèi)部溫度分布、水分遷移規(guī)律及凍脹變形與室內(nèi)試驗結(jié)果吻合，驗證了試驗和模擬的有效性。
　　研究成