凍融條件下水泥及石灰路基改良土的動靜力特性研究.pdf

1、我國季節(jié)性凍土分布廣泛,路基填料暴露于自然環(huán)境下,每年都要經(jīng)歷至少一次凍融作用,在強烈的凍結(jié)和融化作用下,路基易出現(xiàn)翻漿冒泥、沉陷、強度弱化等病害現(xiàn)象,嚴重影響鐵路的正常運營和行車安全。同時,隨著鐵路大提速和多條高速鐵路在季節(jié)性凍土地區(qū)的興建,對路基整體穩(wěn)定性、路基面平順以及路基填料的抗凍融能力的要求不斷提高。因此,尋求抗凍融性能良好的路基填料,減少優(yōu)質(zhì)填料的大量外運而造成的工程成本增加,擴大改良填料的應(yīng)用范圍已經(jīng)成為一個急需解決的問題

2、。
　　 本文以鐵道部科技研究開發(fā)計劃項目“寒區(qū)鐵路工程凍脹特點與防治措施研究(2006G011-B-2)”為依托,結(jié)合季節(jié)性凍土地區(qū)高速鐵路建設(shè)大發(fā)展,以東北地區(qū)路基素填土及其改良土為研究對象,在總結(jié)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,通過路基凍害調(diào)查、室內(nèi)試驗等手段,研究了凍融循環(huán)作用下路基改良填料的強度和變形特性。研究結(jié)果將為季節(jié)性凍土地區(qū)路基填料改良方法與摻入比的選擇提供指導(dǎo)；將為路基土力學(xué)指標的確定提供參考；將為路基土抗凍融性能指

3、標提供依據(jù)。主要研究成果包括以下幾個方面:
　　 (1)在總結(jié)和分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,指出其不足之處,認為改良方法單一,且針對凍融作用下改良土的力學(xué)特性研究較少,研究結(jié)果具有重要的實際意義。
　　 (2)在對內(nèi)蒙古、東北境內(nèi)既有鐵路和秦沈客運專線路基凍害進行調(diào)研的基礎(chǔ)上,總結(jié)了季節(jié)性凍土地區(qū)鐵路路基的凍害特點,并從土質(zhì)、水分、環(huán)境溫度和外界附加荷載幾方面入手分析了凍害產(chǎn)生的原因。
　　 (3)通過凍脹特性試

4、驗研究,得出所取土樣的凍脹性能較弱,且素土經(jīng)改良后凍脹性很弱,具有較好的抗凍脹性能；凍脹導(dǎo)致的病害除了變形外,另一重要原因是凍融作用對路基土體強度的弱化。
　　 (4)通過靜三軸試驗,發(fā)現(xiàn)凍融循環(huán)次數(shù)、冷卻溫度和試驗圍壓對水泥及石灰改良土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和強度特性具有顯著的影響,研究了凍融作用下改良土的應(yīng)力應(yīng)變、靜強度、彈性模量和抗剪強度指標的變化規(guī)律,建立了上述力學(xué)參數(shù)與物理狀態(tài)指標間的關(guān)系模型。
　　 (5)對循環(huán)荷載

5、作用下改良土的累積塑性變形特性進行了研究,其累積變形特性因土體類型不同而有所不同。分析了動應(yīng)力幅值、凍融次數(shù)、冷卻溫度和圍壓對累積塑性變形的影響規(guī)律,以Monismith指數(shù)模型為基礎(chǔ),采用歸一化和修正的思路,建立了累積塑性變形的預(yù)測模型。
　　 (6)對改良土的臨界動應(yīng)力進行了分析,并引入凍融衰減系數(shù),將其應(yīng)用到高速鐵路路基改良土摻入比設(shè)計中,以更好地指導(dǎo)工程實踐。
　　 (7)在前人研究的基礎(chǔ)上,引入凍融損失度的概念