水泥改良風積沙強度及重載鐵路路基風積沙填料變形特性研究.pdf

1、風積沙作為一種地質(zhì)材料，有其自身的工程特殊性，在風沙地段公路路床和普通鐵路路基填筑方面得到了廣泛的應用。由于風積沙不良的級配特性、松散的顆粒分布特性、低黏聚力的力學特性等，決定了其難以滿足高速鐵路及重載鐵路對路基填料的要求，因此風積沙相關特性研究對風積沙材料認識及工程實際應用均有重要價值。本文依托蒙華（蒙西到華中）鐵路毛烏素沙地風積沙填筑重載鐵路路基關鍵技術課題研究，對路基試驗段所取風積沙填料及采用水泥改良后的風積沙試樣開展室內(nèi)土工試驗

2、，結(jié)合現(xiàn)場工區(qū)試驗室及試驗段部分測試結(jié)果對比綜合分析;采用有限差分法分析軟件FLAC3D對不同加筋情況下風積沙填筑重載鐵路路基變形特性及路基邊坡穩(wěn)定性分析研究;提出適合該重載鐵路的設計施工建議;研究成果對類似工程有一定的參考借鑒作用。本文主要研究內(nèi)容及相關成果總結(jié)有如下幾個方面。
　　(1)對施工段取樣風積沙進行顆粒分析試驗。結(jié)果表明，該風積沙為級配不良的細砂，屬于C組填料，難以滿足重載鐵路路基基床底層填筑要求，需進行改良應用。風

3、積沙及水泥改良風積沙重型擊實試驗對比分析表明，摻入水泥可以降低風積沙最優(yōu)含水率，同時有效提高風積沙最大干密度。該風積沙濕壓狀態(tài)下最優(yōu)含水率為14％，最大干密度為1.88g/cm3;水泥摻量4％～8％，風積沙最優(yōu)含水率11.5％～12％，最大干密度1.94g/cm3～1.97 g/cm3。
　　(2)水泥改良風積沙無側(cè)限抗壓強度隨水泥摻量、壓實系數(shù)增加而增加。水泥摻量6％～8％范圍內(nèi)強度增長量大于水泥摻量4％～6％內(nèi)的強度增長量;壓

4、實系數(shù)0.93～0.95范圍內(nèi)試件強度增長率小于壓實系數(shù)0.91～0.93范圍內(nèi)強度增長率;無側(cè)限抗壓強度同水泥摻量、壓實系數(shù)之間存在良好的多項式擬合關系。
　　(3)水泥改良風積沙無側(cè)限抗壓強度隨養(yǎng)護齡期增加而增加。壓實系數(shù)0.93時，6％～8％水泥摻量下，水泥改良風積沙7d強度可達到90d強度的0.67～0.86，養(yǎng)護28d強度可達到90d強度的0.81～0.92;不同水泥摻量下水泥改良風積沙試件養(yǎng)護前期強度增長較快，后期強度

5、增長較慢;無側(cè)限抗壓強度與養(yǎng)護齡期之間存在良好的冪指數(shù)擬合關系。
　　(4)水泥改良風積沙無側(cè)限抗壓強度隨水泥強度等級增加而增加。壓實系數(shù)為0.91～0.93，水泥摻量為6％～8％條件下，水泥強度等級從P.O32.5級提高到P.O42.5級，不同養(yǎng)護齡期下試件強度提高3％～20％。
　　(5)采用P.O32.5級水泥，壓實系數(shù)0.95時，建議采用7％～8％水泥摻量作為該重載鐵路路基基床底層填筑控制標準;采用P.O42.5級水

6、泥，壓實系數(shù)0.95時，建議采用5％～6％水泥摻量作為該重載鐵路路基基床底層填筑控制標準。
　　(6)邊坡坡率1∶1.5，路基高度為9.0m的風積沙填筑重載鐵路路基，邊坡部位采用長度為3.0m，加筋間距0.6m的土工格柵補強措施后，基床底層水泥改良風積沙水泥摻量4％～8％范圍內(nèi)時，路基邊坡安全系數(shù)均穩(wěn)定在1.23左右，路基頂面沉降隨水泥摻量增加而減小。
　　(7)對于風積沙填筑重載鐵路路基，基床底層采用6％水泥改良風積沙填筑

7、時，路基邊坡部分水平位移最大值隨加筋間距增加而增加;加筋間距從0.3m增加到0.9m，坡面水平最大位移從3.1cm增加到5.2cm。邊坡水平位移最大值隨加筋長度增加而減小;加筋長度從3.0m增加到7.0m，坡面水平最大位移從4.4cm減小到2.1cm，邊坡安全系數(shù)從1.23增加到1.48;加筋間距和加筋長度對路基頂面沉降影響不大。
　　(8)綜合考慮工程經(jīng)濟及施工技術因素，對于邊坡坡率為1∶1.5，高度為9.0m的風積沙填筑重載鐵