干濕循環(huán)下高鐵路基水泥改良膨脹土動力特性試驗(yàn)

以柬埔寨西港高速為工程背景,從摻入比、齡期、干濕循環(huán)次數(shù)等方面,對水泥改良后的細(xì)砂土進(jìn)行了無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),分析了不同條件下水泥改良細(xì)砂土的土體抗壓強(qiáng)度及變形規(guī)律,得到了水泥改良細(xì)砂土的基本力學(xué)特性。

改良膨脹土在合蚌高鐵路基填料中的應(yīng)用 徐社輝 （中船勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海，200063） 摘要：本文分析合蚌高鐵沿線分布的膨脹土的工程特性，通過對沿線地區(qū)所取典型土樣的室內(nèi)試驗(yàn)， 得到自由膨脹率、顆粒組成等試驗(yàn)指標(biāo)，通過對多個(gè)典型取土場的土樣進(jìn)行不同摻灰率的試驗(yàn)，根據(jù)強(qiáng) 度、脹縮性和水理性等指標(biāo)確定合蚌高鐵石灰改良膨脹土的合理摻灰率。 關(guān)鍵詞：膨脹土，工程特性，路基填料，改良室內(nèi)試驗(yàn) improvedexpansivesoilintheapplicationofthehighrailwaybasefiller orclam xushehui (chinashipbuildingindustryinstituteofengineeringinvestigationand designco.,ltd.,shanghai,

為了擴(kuò)大高速鐵路路基基床底層填料的使用范圍,進(jìn)行了水泥改良土的動三軸試驗(yàn),分析了水泥改良土在列車重復(fù)荷載作用下的動力特性,研究了水泥改良土的臨界動應(yīng)力、累計(jì)塑性變形、彈性變形和回彈模量的變化規(guī)律及影響因素,論證了水泥改良土作為高速鐵路路基基床底層填料的可行性。

某鐵路工程擬采用水泥對膨脹土進(jìn)行改良后做為路基填料.通過對內(nèi)摩擦角、自由膨脹率、承載比cbr、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度等試驗(yàn)的分析,研究在不同摻合量情況下水泥改良土的物理力學(xué)指標(biāo)變化規(guī)律,評估改良方案是否可行,并確定可行方案的水泥最佳摻合量,以指導(dǎo)現(xiàn)場施工.

新建南寧至廣州鐵路沿線廣泛分布有中、弱膨脹土,為減少借土及棄土數(shù)量,以保護(hù)當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境和控制工程造價(jià),擬對膨脹土進(jìn)行化學(xué)改良后用作路基基床以下路堤的填筑.本項(xiàng)目進(jìn)行了一系列采用石灰及水泥作為摻和劑進(jìn)行膨脹土改良的試驗(yàn)及研究,并以試驗(yàn)研究的結(jié)果作為依據(jù),創(chuàng)新地采用6%石灰+2%水泥對膨脹土進(jìn)行化學(xué)改良的方案,為膨脹土化學(xué)改良的方法提供了新的思路.

針對未改良和水泥改良的泥質(zhì)板巖砂土,利用振動三軸儀開展不同加載頻率和圍壓作用下的循環(huán)振動加載試驗(yàn),研究土的動彈性模量、阻尼比、動力強(qiáng)度和動力累積變形等參數(shù)的變化規(guī)律,對比改良土和未改良土的試驗(yàn)結(jié)果,分析和評價(jià)改良效果。研究結(jié)果表明：改良土的動應(yīng)力與動應(yīng)變關(guān)系骨干曲線為雙曲線;改良土阻尼比隨動應(yīng)變幅值增大而增大,近似為雙曲線函數(shù)關(guān)系;改良土初始動彈性模量隨圍壓增大而增大,最大阻尼比隨圍壓增大而減小;改良土初始動彈性模量隨加載頻率增大而增大,但加載頻率對最大阻尼比的影響不大;改良土動應(yīng)力強(qiáng)度和破壞振次的對數(shù)呈線性遞減關(guān)系;水泥改良后,泥質(zhì)板巖土的動力強(qiáng)度和初始動彈性模量顯著提高,而最大阻尼比變化不大。改良土動力變形穩(wěn)定性比未改良土的強(qiáng)。

針對未改良和水泥改良的泥質(zhì)板巖砂土,利用振動三軸儀開展不同加載頻率和圍壓作用下的循環(huán)振動加載試驗(yàn),研究土的動彈性模量、阻尼比、動力強(qiáng)度和動力累積變形等參數(shù)的變化規(guī)律,對比改良土和未改良土的試驗(yàn)結(jié)果,分析和評價(jià)改良效果。研究結(jié)果表明:改良土的動應(yīng)力與動應(yīng)變關(guān)系骨干曲線為雙曲線;改良土阻尼比隨動應(yīng)變幅值增大而增大,近似為雙曲線函數(shù)關(guān)系;改良土初始動彈性模量隨圍壓增大而增大,最大阻尼比隨圍壓增大而減小;改良土初始動彈性模量隨加載頻率增大而增大,但加載頻率對最大阻尼比的影響不大;改良土動應(yīng)力強(qiáng)度和破壞振次的對數(shù)呈線性遞減關(guān)系;水泥改良后,泥質(zhì)板巖土的動力強(qiáng)度和初始動彈性模量顯著提高,而最大阻尼比變化不大。改良土動力變形穩(wěn)定性比未改良土的強(qiáng)。

膨脹土具有吸水膨脹,失水收縮并往復(fù)變形的性質(zhì),對路基的破壞作用不可低估,并且構(gòu)成的破壞是不易修復(fù)的。通過試驗(yàn)研究了廣西地區(qū)兩種不同類型膨脹土飽和膨脹及兩類干燥收縮,分析了膨脹土干濕循環(huán)條件下的脹縮特性。結(jié)果表明:干濕循環(huán)對膨脹土的脹縮特性有顯著的影響。當(dāng)土體浸濕及部分干燥收縮時(shí),根據(jù)其吸水能力的減弱可知土體的膨脹能力也隨之降低。另一方面,當(dāng)土體飽和及完全干燥干縮時(shí),土體膨脹特性是加強(qiáng)的。隨著循環(huán)次數(shù)的增加,土顆粒和結(jié)構(gòu)單元也進(jìn)一步破壞,膨脹趨勢減弱。

用膨脹土作為鐵路路基的填料會引起其上部鐵路軌道的過量變形從而危及鐵路的安全運(yùn)行,不能直接用作鐵路路基填料,必須進(jìn)行改良處理。結(jié)合武康二線鐵路路基試驗(yàn)工程,通過實(shí)地取樣,進(jìn)行膨脹土填料的室內(nèi)石灰改良試驗(yàn)研究,對比分析膨脹土改良前后的物理力學(xué)性質(zhì)和膨脹土填料的改良效果。研究結(jié)果表明:用石灰作為膨脹土的改良劑是可行的;經(jīng)石灰改良處理后膨脹土的塑性顯著降低,強(qiáng)度大大提高,脹縮性得到了有效抑制且浸水穩(wěn)定性和強(qiáng)度都有了明顯改善,能滿足時(shí)速200km鐵路路基填料的要求。

膨脹土的改良是膨脹土路基工程研究領(lǐng)域中的重要問題之一,結(jié)合滬漢蓉通道武康二線襄胡段路基試驗(yàn)工程,分別以生石灰、水泥、粉煤灰以及二灰(粉煤灰—石灰)作為膨脹土的改良劑,通過室內(nèi)基本試驗(yàn)研究,對各種改良膨脹土的脹縮性、強(qiáng)度特性、水穩(wěn)定性、齡期效應(yīng)和干濕循環(huán)下其強(qiáng)度變化規(guī)律進(jìn)行了研究,對各種改良膨脹土的改良效果進(jìn)行對比分析。試驗(yàn)研究表明:石灰可以顯著減小膨脹土脹縮性;石灰改良膨脹土相對于其他改良膨脹土具有良好的強(qiáng)度特性、齡期效應(yīng)和水穩(wěn)定性,而且石灰改良膨脹土具有很好的抵抗干濕循環(huán)后強(qiáng)度減小的特性;水泥改良膨脹土也具有良好的強(qiáng)度特性,但水穩(wěn)定性較弱;二灰改良膨脹土和粉煤灰改良膨脹土抵抗干濕循環(huán)的效果較弱。

在大量動靜三軸試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,研究了水泥改良土試樣的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,摻和比及圍壓等影響因素,以及臨界動應(yīng)力、累計(jì)塑性應(yīng)變、彈性應(yīng)變及回彈模量的變化規(guī)律,同時(shí),還研究了水泥土的回彈模量和動彈性應(yīng)變與振動次數(shù)的變化規(guī)律.試驗(yàn)結(jié)果表明:水泥土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈軟化型,存在明顯的應(yīng)力峰值點(diǎn);動應(yīng)力存在一個(gè)臨界值,土體的變形分為衰減型、破壞型及臨界型;水泥土的臨界動應(yīng)力是素土的兩倍以上,隨摻和比的增加而增長,但增長趨勢變緩.

通過大量土工試驗(yàn)和理論分析,研究了水泥改良黃土的擊實(shí)特性、壓縮特性、強(qiáng)度特性以及影響因素,在列車重復(fù)荷載作用下的動力特性,論證了水泥改良黃土作為高速鐵路路基基床底層填料的可行性。

利用多種室內(nèi)試驗(yàn)手段對重塑黃土和不同配合比(4%、5%、6%、7%)水泥改良黃土的物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究,試驗(yàn)結(jié)果表明:未經(jīng)改良的黃土的力學(xué)性質(zhì)不能滿足高速鐵路路基的設(shè)計(jì)要求,不能直接作為路基填料使用;水泥改良黃土的工程性質(zhì)較重塑黃土有大幅度的提高;配合比達(dá)到5%及以上的水泥改良黃土的力學(xué)控制指標(biāo)均能達(dá)到高速鐵路對路基填料的要求;建議改良黃土路基填料的水泥配合比為5%~6%。

膨脹土是一種"難對付的土",在這種地質(zhì)上修建工程會使得各種問題和事故出現(xiàn),比如邊坡問題、地基問題以及路面問題等等。如果不對膨脹土的施工加以研究,就會使得鐵路工程在實(shí)際的建設(shè)過程中出現(xiàn)坍塌、邊坡失穩(wěn)以及路基沉陷等問題,對行車安全將會產(chǎn)生很大的影響。因此,需要對膨脹土工程特性有效的了解,從而采取措施加以改善。基于此,文章就鐵路路基膨脹土工程特性指標(biāo)試驗(yàn)研究進(jìn)行分析,希望可以提供一個(gè)借鑒。

膨脹土與改性膨脹土的動力特性試驗(yàn)研究——在成都繞城路膨脹土路基改性試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，利用動三軸試驗(yàn)研究膨脹土及改性膨脹土在重復(fù)荷載作用下的永久變形及動力特性。分析了不同圍壓下彈性應(yīng)變、累積塑性應(yīng)變和動應(yīng)變與荷載重復(fù)作用次數(shù)之問的關(guān)系，在雙對...

鄭西鐵路客運(yùn)專線路基水泥改良土擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的研究——鄭西鐵路客運(yùn)專線是在濕陷性黃土上修筑的300km／h的第一條客運(yùn)專線，主要采用水泥改良土填筑。通過分析各國水泥改良土擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)和方法，認(rèn)為我國鐵路客運(yùn)專線建設(shè)可以借鑒，并結(jié)合鄭西鐵路客運(yùn)專線水泥改良土...

在鐵路工程施工中,對于路基填筑土,應(yīng)盡量選擇強(qiáng)度大且水穩(wěn)定性較高的土。對于濕陷性黃土路基,可采用水泥改良土進(jìn)行填筑,以提升路基強(qiáng)度。對此,本文首先對濕陷性黃土路基進(jìn)行了介紹,然后對水泥改良土的作用機(jī)理進(jìn)行了分析,并結(jié)合工程實(shí)例,對鐵路濕陷性黃土路基水泥改良方法以及效果進(jìn)行詳細(xì)探究,以為類似工程提供借鑒。

在鐵路工程施工中,對于路基填筑土,應(yīng)盡量選擇強(qiáng)度大且水穩(wěn)定性較高的土。對于濕陷性黃土路基,可采用水泥改良土進(jìn)行填筑,以提升路基強(qiáng)度。對此,本文首先對濕陷性黃土路基進(jìn)行了介紹,然后對水泥改良土的作用機(jī)理進(jìn)行了分析,并結(jié)合工程實(shí)例,對鐵路濕陷性黃土路基水泥改良方法以及效果進(jìn)行詳細(xì)探究,以為類似工程提供借鑒。

以哈爾濱—大連高鐵蘇家屯路基試驗(yàn)段為依托,采用室內(nèi)擊實(shí)與真三軸試驗(yàn)對二灰改良土關(guān)鍵力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行分析,探討二灰改良風(fēng)積土的可行性.可得以下結(jié)論：石灰水化產(chǎn)生的ca2＋與風(fēng)積土中na＋、fe2＋等產(chǎn)生離子交換,ca2＋引起雙電層使得土顆粒相互聚集改善了風(fēng)積土的工程性質(zhì);采用一定配比進(jìn)行的二灰改良土改良可有效改善風(fēng)積土的粒徑級配,路基填料壓實(shí)度得到顯著改善;粉煤灰中sio2、al2o3等活性物質(zhì)增加,同時(shí)參與水化反應(yīng)的ca（oh）2減少,從而使得水化反應(yīng)不充分,削弱了顆粒間連接強(qiáng)度;中主應(yīng)力比、灰土配比、密實(shí)度和含水率為影響二灰改良土抗剪強(qiáng)度的重要因素,其中灰土配比的影響最為顯著.

干濕循環(huán)作用下水對膨脹土路基破壞機(jī)理的試驗(yàn)研究——通過8組膨脹土路基模型試驗(yàn)，對廣西南友路寧明地段中等膨脹土和湖南常張路慈利地段弱膨脹土，在9o壓實(shí)度條件和不同排水邊界條件下，分別模擬路基在積水、陰天、日照、降雨干濕循環(huán)作用下，膨脹土路基的破壞...

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通過大量的試驗(yàn)研究,總結(jié)出膨脹土改良的具體方法,結(jié)合路基施工技術(shù),在膨脹土地區(qū)的鐵路建設(shè)實(shí)踐中,總結(jié)一些施工經(jīng)驗(yàn),對類似工程有一定的指導(dǎo)意義。