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神朔重载铁路低液限粉土填料室内冻胀特性及抗冻措施研究
| 论文题名： | 神朔重载铁路低液限粉土填料室内冻胀特性及抗冻措施研究 |
| 关键词： | 重载铁路;路基维护;低液限粉土填料;冻胀特性;抗冻方法 |
| 摘要： | 季节性冻土易发生土体不均匀冻胀，从而引起一系列的工程病害。神朔重载铁路位于我国西北地区，路基不均匀冻胀严重，导致轨道结构变形，降低线路平顺性，不仅增加铁路运营成本，也给列车行驶的安全性造成一定隐患。本文以神朔路基低液限粉土填料为研究对象，通过理论分析、现场气候水文监测、室内试验和数值模拟等方法，开展了神朔重载铁路冻害段的气候水文现场监测、不同条件下的起始冻结温度和冻胀特性试验、掺盐和改变级配等抑冻胀措施试验，以及掺氯盐抑制冻胀的敏感性等研究工作。通过上述研究，得到以下结论: (1)通过冻害段气候、水文调研及室内常规土工试验，认为神朔铁路神木段路基本体含水率高，填料为低液限粉土且颗粒粒径小且分布不均，土体冻胀敏感性较强等是引起路基冻胀的直接原因。 (2)起始冻结温度随含水率的增大而升高，且出现明显的过冷现象，但过冷温度与含水率的相关性不显著。 (3)随着含水率的增大，水分迁移量和冻胀变形增大;温度过高过低时均不出现最大土体冻胀，最大冻胀变形和水分迁移需要合适的冷端温度;随着荷载增加，土颗粒间接触应力增强，起始冻结温度降低，水分迁移量和冻胀变形减小;压实系数较小时，冻胀变形和水分迁移量较小，随着压实系数的增大，土体孔隙率变小，饱和度增大，水分迁移和冻胀变形呈增大趋势，但压实系数过高时，冻胀变形和水分迁移量减小;通过灰色关联度分析得出，影响神朔路基填料冻胀性的因素重要性依次为含水率、温度、压实系数，含水量对冻胀的产生起决定性作用。 (4)土体掺入氯化钠和硫酸钠后，冻胀变形量和水分迁移均减少，土体起始冻结温度下降;氯化钠对冻胀的抑制作用强于硫酸钠;当氯化钠掺入量为2％时，低液限粉土在较低的温度下不发生冻胀。 (5)掺加粗颗粒材料能降低土体初始含水率，抑制土体水分迁移和冻胀变形，且随着粗颗粒含量和粒径的增加，抑制作用增强。 (6)通过Comsol软件模拟掺入不同含量氯化钠冻胀时，土体内部温度分布、水分迁移规律及冻胀变形与室内试验结果吻合，验证了试验和模拟的有效性。 研究成果能为神朔铁路路基段抑制冻胀提供理论指导。 |
| 作者： | 褚满帅 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 沈宇鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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