块石类A/B组填料高速铁路路基的累积塑性变形研究

摘要

武广高铁沿线天然的A、B组填料非常稀缺，而硬质岩、钙质胶结砂岩、泥灰岩等不易风化的软块石却大量存在。近年来，它们以其强度高、施工速度快、经济效益显著等优点，被广泛地应用于高速铁路路基工程中，工程人员统称之为块石类A、B组填料;同时，由于其级配不连续，强度受地质条件等因素的影响，这些岩块与现行规范中定义的A、B组填料存在相当大的差异，导致其相应的施工与检测技术标准还相当不完整、缺乏系统性，质量评价指标容易出现大的误差等实际情况，往往容易造成压实控制不当，发生路基沉降过大等现象，甚至出现路基毁坏等。
　　本文中通过广泛的调研、室内外试验和理论分析，对采用块石类A、B组填料质量控制标准、工程力学性质、填筑工艺参数和路基质量检测方法及指标，以及在长期列车荷载作用下，其变形特性能否满足其设计要求，进行深入研究，取得的主要研究成果如下:
　　(1)饱和单轴抗压强度Rb≧15MPa，软化系数η≧0.45，最大粒径宜控制在63mm以内，不均匀系数Cu≥5，曲率系数Cc=1～3，小于0.075mm的细粒含量A组控制在5～10％以内、B组控制在15～20％以内，且宜为低液限粉土或低液限粉质粘土。
　　(2)基床底层质量检测控制指标:K30≥150MPa/m，Evd≥35MPa，Ev2≥60MPa，Ev2/Ev1≤2.5，压实系数Kh≥0.95;路基本体:K30≥130MPa/m，Ev2≥45MPa，Ev2/Ev1≤2.6，压实系数Kh≥0.92。
　　(3)块石类A、B组填料的临塑动强度随着围压、压实度、围压的增加而增大，大致呈拟线性关系;随着加载频率提高，临塑动强度依次减少;浸水后，临塑动强度减少了7～8％，浸水状态下的极限动强度约为临塑动强度的1.46～1.82倍，无砟轨道路基结构以临塑动强度为控制指标，有砟轨道路基结构以极限动强度为控制指标。
　　(4)综合考虑密度、含水率、侧向应力、动应力幅值与频率等对块石类A、B组填料路基的累积变形特性的影响，100年列车循环荷载作用下，块石类A、B组填料基床底层(2.3m)和路基本体(3.0m)的累积塑性变形预测值分别为3.25mm、3.60mm。

目录

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摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 我国高速铁路路基施工工艺及质量检测方法

1．3 路基土体的动强度及变形特征

1．4 本文研究内容及方法

2 块石类A、B组填料的工程性质

2．1 概述

2．2 块石类A、B组填料质量控制指标

2．2．1 压碎质量指标

2．2．2 颗粒级配指标

2．2．3 细粒土含量指标

2．2．4 表观密度指标

2．3 块石类A、B组填料的工程特性

2．3．1 岩石强度

2．3．2 颗粒级配

2．3．3 击实特性

2．3．4 破碎率

2．3．5 抗剪强度

2．3．6 压缩变形特性

2．3．7 渗透特性

2．4 本章小结

3 块石类A、B组填料的施工工艺试验研究

3．1 前言

3．2 块石类A、B组填料制备工艺

3．2．1 生产线设计

3．2．2 填料制备作业流程

3．3 块石类A、B组填料填筑工艺及参数

3．3．1 试验概况

3．3．2 工艺流程

3．3．3 主要施工步骤

3．4 块石类A、B组填料路基质量控制及检测方法

3．4．1 压实质量检测指标

3．4．2 不同粒径填料对压实质量检测指标的影响

3．4．3 质量控制指标检测结果分析

3．5 质量控制指标对比分析

3．5．1 填料最大粒径

3．5．2 压实系数

3．6 本章小结

4 块石类A、B组填料的强度及动三轴试验分析

4．1 前言

4．2 块石类A、B组填料的动三轴试验结果及分析

4．2．1 试验条件

4．2．2 压实度影响

4．2．3 含水量影响

4．2．4 加载频率影响

4．2．5 初期轴向压力影响

4．3 本章小结

5 列车循环荷载作用下高速铁路路基累积塑性变形研究

5．1 引言

5．2 等效线性模型计算高速铁路路基累计塑性变形

5．2．1 Li D．Q．和Selig E．T．修正指数模型

5．2．2 Chai和Miura修正指数模型

5．2．3 预估高速铁路路基累计塑性变形

5．3 列车循环荷载作用下路基土体的累积塑性变形分析

5．3．1 列车振动荷载

5．3．2 荷载模式等效系数

5．3．3 小应变幅下的既有线路基土体的动应力-动应变关系

5．3．4 列车荷载作用下路基土体的累积塑性应变

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 研究结论

6．2 展望

参考文献

致谢