有水泥改良土面层铁路路基承载力特性试验研究

摘要

随着经济的发展和旅客出行快捷的需求，部分铁路满足不了运量和运速的要求，需要提速改造。路基作为铁路线路的重要组成部分，对列车的提速和运行安全有着至观重要的作用。因此，对既有线的改造需要从路基着手，提高路基的承载能力和稳定性。宁启既有线铁路修建时设计标准低，采用沿线的粉土或粉质粘土等 C组填料作为路基填料，在经过多年的运行后，仅有10cm厚度左右的改良层出现了剥落，承载能力低，部分改良层破损出现了道砟囊等病害，尤其是过渡段出现过大的差异沉降，严重影响了线路的平顺。高速铁路对线路平顺性有较高的要求，而既有铁路无法满足这种要求。
　　为了满足宁启既有线提速的要求，需要对既有路基采取合理的加固，达到提速要求的标准。本文以宁启既有线铁路提速改造项目为背景，结合现场承载能力勘察与病害调查，研究具有水泥土改良层路基的承载特性，为工程实际提供一定的参考依据。采用添加水泥对填料进行改良，通过常规室内试验和模型试验，研究具有改良层路基的承载能力特性。
　　常规室内试验主要试验项目有：现场既有填料的界限含水率、击实特性(采用Lagrange三点二次插值对最大干密度与最佳含水率进行优化求解)、水泥改良土(水泥掺量分别为4％、7%、10%、13%)的击实特性、抗剪强度、无侧限抗压强度等。试验结果表明，水泥改良粉质粘土的最佳水泥掺量为10%左右为宜；养护14天即可满足现场施工挤密桩加固要求的1MPa。水泥掺量对改良粉质粘土的击实特性影响不大，可依据原状路基粉质粘土的压实标准作为控制水泥改良粉质粘土的压实标准。
　　模型试验中，改良层采用10%水泥掺量，建立了无改良层、水泥土改良层厚度为10cm、水泥土改良层厚度为20cm的路基模型，其中改良层水泥掺量为10%，主要研究路基内水平方向和竖向上的动应力分布情况。模型尺寸1.5m×1.2m×1.2m(长×宽×高)，模型的填筑满足铁路路基施工要求的压实标准，在路基模型内部相关位置布设土压力传感器。采用16通道JM3841动静态应变测试系统采集不同条件下动荷载作用时的动应力分布情况，利用落锤的冲击承载板模拟动荷载。试验结果表明：路基改良后，承载能力提高，路基内各部位的动应力与动荷载的大小可近似采用对数关系进行拟合；计算表明，施加与宁启既有线所承受的相同的180kPa的动荷载，改良层厚度分别为10cm和20cm时，路基内深度为30cm处的未改良区的动应力分别降低了14.7%和30%。模型Evd试验表明，改良层厚度达到20cm时，可以满足铁路路基Evd大于55Mpa的要求，即可满足宁启既有线提速路基承载力要求。

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主要符号说明

第一章 绪论

1.1 选题的背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容与研究方法

第二章 宁启既有铁路路基病害分析与改良措施

2.1铁路路基的特点与结构要求

2.2宁启既有线铁路承载力勘测

2.3 宁启既有线路基病害分析

2.4 本章小结

第三章 铁路路基改良层水泥改良土特性试验研究

3.1宁启既有线路基填料的改良

3.2水泥改良土试验材料

3.3原土样参数的测定

3.4水泥改良土特性试验

3.5本章小结

第四章 有水泥改良土面层铁路路基承载力特性模型试验

4.1 模型试验相似理论

4.2 模型试验研究

4.3本章小结

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 展望与进一步研究

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢