寒區(qū)高鐵路基粗顆粒填料凍脹變形與強(qiáng)度研究.pdf

1、隨著我國(guó)高速鐵路越來越多的穿越季節(jié)性凍土廣泛分布的寒區(qū)，路基運(yùn)營(yíng)過程中面臨著抗凍防寒等問題，而路基防凍脹是最基礎(chǔ)、最核心的問題。我國(guó)采取了一系列防凍脹措施，但監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，由于不均勻凍脹，寒區(qū)高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)的平順性狀態(tài)明顯劣化。為了解寒區(qū)高速鐵路路基填料凍脹變形特性及強(qiáng)度變化，本文開展了以下工作，以期為寒區(qū)高速鐵路路基建設(shè)和安全狀態(tài)評(píng)價(jià)提供依據(jù):
　　(1)調(diào)研了解寒冷地區(qū)主要高速鐵路路基凍脹發(fā)展?fàn)顩r及其特征;監(jiān)測(cè)了哈齊高速鐵路

2、路基斷面溫度變化和全線變形情況，認(rèn)為雖然該線路整體凍脹量偏小，但凍脹不均勻且不規(guī)則，破壞了路基的整體平順性。
　　(2)針對(duì)寒區(qū)高速鐵路路基基床表層和基床底層粗顆粒填料級(jí)配碎石和A、B組土分別進(jìn)行不同冷端溫度、細(xì)顆粒含量、含水率、壓實(shí)度及凍融循環(huán)次數(shù)等條件下室內(nèi)一維凍結(jié)試驗(yàn)，并進(jìn)行三向凍結(jié)試驗(yàn)和對(duì)部分組別模型試驗(yàn)的補(bǔ)充。分析了粗顆粒填料在凍結(jié)或融化過程中溫度場(chǎng)、凍結(jié)深度、凍結(jié)速率、凍脹變形量、凍脹速率等的變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果證明即使

3、是粗顆粒填料，在一定的試驗(yàn)組合條件下，也可產(chǎn)生相當(dāng)可觀的凍脹量和凍脹率，而含水率和細(xì)顆粒是影響其凍脹的最關(guān)鍵因素。
　　(3)施加靜、動(dòng)荷載，研究和分析粗顆粒填料在荷載作用下的凍脹變形規(guī)律，試驗(yàn)結(jié)果證明荷載對(duì)粗顆粒填料的凍脹起抑制作用。在封閉系統(tǒng)中粗顆粒土在凍結(jié)過程中，靜荷載作用下土的凍脹量和凍脹率最小，而動(dòng)荷載作用下和無荷載作用下土的凍脹量和凍脹率較大;而在開放系統(tǒng)中土凍結(jié)時(shí)，無荷載作用下土凍脹率最大，而靜荷載和動(dòng)荷載分別作用下

4、的土凍脹率較小。不管在封閉系統(tǒng)或開放系統(tǒng)中，荷載的大小都會(huì)影響試樣的變形和凍后含水率的分布，而加載頻率影響不大。
　　(4)分析國(guó)內(nèi)外有關(guān)粗顆粒土的凍脹性分類規(guī)范及研究方法，認(rèn)為以凍脹率作為粗顆粒填料凍脹控制指標(biāo)已不適用于高速鐵路變形要求，依據(jù)凍脹量對(duì)高速鐵路運(yùn)營(yíng)可能造成的危害程度、線路驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和室內(nèi)凍脹試驗(yàn)結(jié)果，提出適用于我國(guó)寒區(qū)高速鐵路層狀路基結(jié)構(gòu)粗顆粒填料凍脹分類方案。
　　(5)進(jìn)行了非凍結(jié)和凍結(jié)條件下粗顆粒填料的大