高速鐵路膨脹土路塹基床結(jié)構(gòu)及其動(dòng)力特性試驗(yàn)研究.pdf

1、本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“高速鐵路路基長(zhǎng)期動(dòng)力穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法研究”（項(xiàng)目編號(hào):51278499）、鐵道部科技研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃課題“云桂鐵路膨脹土（巖）地段關(guān)鍵技術(shù)研究”（項(xiàng)目編號(hào):2010G016-B）、湖南省研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目“高速鐵路地基膨脹土臨界動(dòng)應(yīng)力研究”(編號(hào)CX2012B062)，依托云桂高速鐵路建設(shè)工程，采用室內(nèi)試驗(yàn)、理論研究、室內(nèi)足尺模型動(dòng)力試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)大型激振試驗(yàn)等方法，開(kāi)展了高速鐵路膨脹土路塹基床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其動(dòng)力特性試

2、驗(yàn)研究，主要研究工作如下:
　　(1)開(kāi)展了膨脹土室內(nèi)土工試驗(yàn)、化學(xué)成分分析、陽(yáng)離子交換量分析。確定了云桂鐵路南百段膨脹土的膨脹等級(jí)，獲得了不同膨脹等級(jí)膨脹土的物理力學(xué)參數(shù)。
　　(2)利用平衡加壓法，在云桂鐵路典型中～弱、中～強(qiáng)膨脹土路段，分別進(jìn)行了膨脹土大型原位豎向膨脹力試驗(yàn)，分析了膨脹土在原位約束條件下豎向膨脹力與含水率增量、變形量之間的關(guān)系。
　　(3)通過(guò)動(dòng)三軸試驗(yàn)，獲得了不同含水率和壓實(shí)度條件下膨脹土的臨界

3、動(dòng)應(yīng)力，為基床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期動(dòng)力穩(wěn)定性評(píng)價(jià)提供參數(shù)。
　　(4)針對(duì)傳統(tǒng)鐵路路基復(fù)合防水土工材料在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題和不足，結(jié)合膨脹土路塹基床病害特點(diǎn)，開(kāi)展了新型半剛性防水結(jié)構(gòu)層的研發(fā)工作。通過(guò)大量配比優(yōu)化試驗(yàn)，獲得了中低彈?？?jié)B水泥基防水結(jié)構(gòu)層。
　　(5)利用強(qiáng)度控制、應(yīng)變控制、微膨脹變形控制以及膨脹力平衡四種方法，開(kāi)展了膨脹土路塹基床換填厚度優(yōu)化設(shè)計(jì)。獲得了不同膨脹等級(jí)膨脹土路塹基床的換填厚度建議值。
　　(6

4、)研究了防水結(jié)構(gòu)層與接觸立柱、側(cè)溝以及其它基床附屬結(jié)構(gòu)接觸位置的密封技術(shù)，設(shè)計(jì)了膨脹土路塹基床地表降雨全封閉防排水系統(tǒng)，并針對(duì)邊坡裂隙滲流、毛細(xì)水滲流以及地下水發(fā)育等工況設(shè)計(jì)了相應(yīng)的基底防排水系統(tǒng)，為膨脹土路塹基床的長(zhǎng)期動(dòng)力穩(wěn)定性提供了保障。
　　(7)基于土體微觀結(jié)構(gòu)球形顆粒簡(jiǎn)化幾何模型，根據(jù)球形顆粒不同堆積狀態(tài)，分別采用四尖瓣線和三尖瓣線方程描述毛細(xì)水的過(guò)水?dāng)嗝?，建立了異形毛?xì)管模型。通過(guò)引入初始水力梯度，結(jié)合毛細(xì)水力學(xué)，建立

5、了異形毛細(xì)管模型時(shí)粘性土中毛細(xì)水上升高度的計(jì)算公式。
　　(8)設(shè)計(jì)并制作了鐵路路基足尺動(dòng)力試驗(yàn)鋼結(jié)構(gòu)模型箱(長(zhǎng)×寬×高為9.2m×2m×4.6m)，針對(duì)中～弱、中～強(qiáng)兩種類型地基膨脹土，分別填筑了新型膨脹土路塹基床。全面系統(tǒng)的研究了不同基床換填厚度、不同服役環(huán)境（干燥、降雨和地下水位上升）下，新型基床結(jié)構(gòu)的動(dòng)靜特性、新型改性水泥基防水結(jié)構(gòu)層的防水效果和抗疲勞性，試驗(yàn)成果為開(kāi)展試驗(yàn)段填筑提供了充分的技術(shù)支撐。
　　(9)在中

6、～強(qiáng)、中～弱膨脹土路塹試驗(yàn)段，針對(duì)不同防水層類型和換填厚度，選取4個(gè)代表性試驗(yàn)斷面，埋設(shè)速度計(jì)、加速度計(jì)、動(dòng)土壓力盒和濕度計(jì)，利用高速鐵路路基原位動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)(DTS-1)，對(duì)每個(gè)試驗(yàn)斷面在干燥和浸水兩種極端服役環(huán)境下分別進(jìn)行不少于100萬(wàn)次的激振試驗(yàn)，4個(gè)試驗(yàn)斷面共激振1000萬(wàn)次。全面檢驗(yàn)實(shí)踐服役環(huán)境下膨脹土路塹基床降雨全封閉防排水系統(tǒng)的工作性能、研究新型基床結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)特性和變形規(guī)律，為其在云桂鐵路的全線推廣提供數(shù)據(jù)支撐。