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原文传递客运专线铁路基床填料动静三轴试验研究

论文题名：	客运专线铁路基床填料动静三轴试验研究
关键词：	客运铁路;基床填料;动静三轴试验;力学参数;动静强度;积塑性变形
摘要：	作为客运专线无砟轨道结构基础的重要组成部分，路基基床应按一种高标准的土工结构物进行设计、施工，其填筑材料、压实标准、变形控制等均较以往铁路有更高要求，应具有足够的强度、刚度、均匀性及长期稳定性，因而对填料的物理力学性质展开研究有重要意义。本文通过一系列室内试验，全面测试描述基床填料状态有关的物理、力学参数，研究了路基基床土的物理性质和荷载状态对动静强度及累积塑性变形的影响，基于试验数据的整理和分析，主要研究工作及结论如下： 1)对基床填料进行了颗粒分析、相对密度、击实、压缩和渗透试验。无砟轨道基床主要填料为级配良好的级配碎石和A、B组填料，其渗透系数K>i×10-4cm/s，属于自由排水无黏性粗粒土；具有可击实性，大型击实试验结果优于标准击实；压缩系数随压实度的提高而减小，浸水后可压缩性增大；水力坡降随着压实度提高而增大，渗透系数随压实度增大而减小。 2)采用大型直剪仪和大型三轴仪，进行了不同压实度、含水状态和排气状态的直剪和三轴压缩试验，分析了两种填料在不同状态下抗剪强度的变化。试样的抗剪强度随着压实度的增大而增大，随围压的提高而增大，且黏聚力增加明显，内摩擦角变化不大；直接剪切试验所得抗剪强度指标大于三轴压缩试验；在密实度较小、反复剪切时，抗剪强度指标没有明显改变；当密实度较大、反复剪切时，随着剪切次数的增加，黏聚力逐渐减小甚至消失，内摩擦角略有减小；非饱和土及人工压实土本身均具有不同程度的吸力和负孔隙压力，在压力不大时(<350l(Pa)，不排水剪抗剪强度大于排水剪；排水条件下，浸水后试样的抗剪强度、初始割线模量小于最优含水率状态，黏聚力减小，内摩擦角变化不明显；压力较小时(<120kPa)，不同压实度的级配碎石抗剪强度大于A、B组填料。 3)通过动三轴试验，在半对数坐标系中将塑性累积变形曲线分为三个区域：弹性区、屈服区和破坏区。假定在屈服区和破坏区之间存在一界限累积变形曲线，其斜率基本沿线性增长，称其动应力幅为“极限动强度”；在衰减型和摆动型曲线间也存在一界限累积变形曲线，其斜率开始为常数，达到一定荷载作用次数后，变形量逐渐减小，变形又趋于稳定，称该破坏标准为“半对数等应变速率法”，并称其动应力幅为“临塑动强度”。在小于临塑动强度的动荷载作用下，试样变形主要是弹性变形，塑性累积应变很小，且很快能达到稳定，符合高速铁路无砟轨道结构对轨下系统工后沉降严格的要求，以“临塑动强度”为控制指标，可构建无砟轨道路基基床结构的“应变增量控制设计方法”。动力幅值接近临塑动强度时，试样并未发生结构性的破坏，与一般意义上的破坏有所区别。 4)采用大型动三轴仪，进行了不同压实度、含水状态、荷载频率和初期轴向压力状态下基床填料的动三轴试验，分析了土动力参数的变化对临塑动强度的影响。临塑动强度随密实度增大而增大，与围压大致呈线性关系；浸水试样的临塑动强度小于最优含水率试样，但减小幅度不大(约为13％～18％)；荷载频率从1Hz增加到5Hz，A、B组填料和级配碎石动强度分别降低约51％和25％；施加初期轴向压力(对静强度影响较小的值)后，相当于试样处于偏压固结状态，动强度提高；两种填料最优含水率状态试样动静强度比约为0.272～0.415。试验表明，浸水状态下级配碎石极限动强度约为临塑动强度的1.38～1.60倍，动静强度比值在0.379～0.478之间。
作者：	杨尧
专业：	道路与铁道工程
导师：	罗强
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文