路基壓實參數(shù)相關(guān)關(guān)系及改良土控制指標(biāo)的研究.pdf

1、本論文主要工作有：(1)針對目前國內(nèi)無碴軌道路基壓實控制參數(shù)眾多及國際上不同壓實標(biāo)準體系采用不同壓實參數(shù)的特點，開展有關(guān)路基填筑壓實參數(shù)相關(guān)關(guān)系的現(xiàn)場試驗研究；(2)通過室內(nèi)回彈模量及波速試驗建立起對路基填料壓實指標(biāo)K<,30>、E<,v2>的事先估計；(3)結(jié)合高速鐵路路基填料的選擇，開展改良土特性及控制指標(biāo)的研究。 基于上述問題，通過現(xiàn)場試驗、室內(nèi)試驗及理論分析得到如下成果： 1．壓實參數(shù)相關(guān)關(guān)系研究 通過對

2、遂渝線無砟軌道綜合試驗段以及京津城際各種填料所進行的Evd、E<,v2>、K<,30>、孔隙率n、壓實系數(shù)K等現(xiàn)場測試，主要得出以下結(jié)論： 1)填料不同E<,vd>與K<,30>回歸相關(guān)關(guān)系是有差異的。利用回歸關(guān)系曲線，取規(guī)范中規(guī)定的E<,vd>值計算得到的K<,30>值與規(guī)范規(guī)定的K<,30>值相比，紅層泥巖最為接近，京津城際AB組填料相差最大。對所有數(shù)據(jù)進行回歸分析，盡管利用其回歸關(guān)系曲線，取規(guī)范中規(guī)定的E<,vd>值計算得

3、到的：K<,30>值與規(guī)范規(guī)定的K<,30>值存在偏差，但是二者差距不大，基本上還是比較一致的，說明規(guī)范中要求的：K<,30>，及E<,vd>值對路基壓實質(zhì)量的控制標(biāo)準是基本相當(dāng)?shù)摹?2)填料不同E<,vd>與E<,v2>回歸相關(guān)關(guān)系是有差異的。利用回歸關(guān)系曲線，取規(guī)范中規(guī)定的E<,vd>值計算得到的E<,v2>值與規(guī)范規(guī)定的。E<,v2>值相比，紅層泥巖最為接近，京津城際AB組填料與遂渝線級配碎石相差最大。對所有數(shù)據(jù)進行回歸分

4、析，利用其回歸關(guān)系曲線，取規(guī)范中規(guī)定的E<,vd>值計算得到的E<,v2>值與規(guī)范規(guī)定的E<,v2>基本上是比較一致的，說明規(guī)范中要求的E<,v2>及E<,vd>值對路基壓實質(zhì)量的控制標(biāo)準是相當(dāng)?shù)摹?3)填料不同E<,v2>與K<,30>回歸相關(guān)關(guān)系是有差異的。利用回歸關(guān)系曲線，取規(guī)范中規(guī)定的K<,30>值計算得到的E<,v2>值與規(guī)范規(guī)定的E<,v2>值相比，紅層泥巖最為接近，其它填料相差較大。對所有數(shù)據(jù)進行回歸分析，利用其回

5、歸關(guān)系曲線，取規(guī)范中規(guī)定的K<,30>值計算得到的E<,v2>值與規(guī)范規(guī)定的E<,v2>基本上是比較一致的，說明規(guī)范中要求的：K<,30>，及E<,v2>值對路基壓實質(zhì)量的控制標(biāo)準是相當(dāng)?shù)摹?4)K<,30>與E<,v1>相關(guān)系數(shù)大致在0.8～0.98間，相關(guān)性較高。其回歸直線斜率在0.21～0.30之間，與理論值0.23較為接近。 5)K<,30>/E<,v2>主要集中于0.7-2.3之間，K<,30>/E<,v2>等

6、于1.5左右時概率最大，0.9-2.1中間分布比較均勻，對K<,30>、E<,v2>相關(guān)關(guān)系分析及：K<,30>/E<,v2>值分布概率最大處的數(shù)值分析說明我國與德國路基壓實標(biāo)準大體上是相當(dāng)?shù)摹?6)n與p d相關(guān)系數(shù)為0.87，相關(guān)性較高。考慮到輕重型擊實試驗的差異，德國新建鐵路壓實系數(shù)與我國新建時速300-350公里路基設(shè)計規(guī)范中對壓實系數(shù)的要求基本相當(dāng)。 7)力學(xué)指標(biāo)與物理指標(biāo)之間相關(guān)關(guān)系較差。 8)通過對

7、京津城際分層檢測數(shù)據(jù)的分析可以得出E<,v2>值較K<,30>、E<,v1>值相對穩(wěn)定，更適合作為路基評價標(biāo)準。 2．力學(xué)指標(biāo)K<,30>、E<,v2>預(yù)估方法的研究 通過理論推導(dǎo)與分析及室內(nèi)回彈模量試驗和波速試驗得到如下結(jié)論： 1)在理論上，若認為試樣泊松比μ及密度ρ等一樣的情況下，回彈模量E<,e>及u<,s><,2>都與地基系數(shù)K<,30>基本上成線性關(guān)系。 2)回彈模量試驗得到K<,30>與回彈模

8、量E<.e>有如下關(guān)系：K<,30>=0.967 E<,e>，線性相關(guān)系數(shù)為0.936，線性程度比較好，可以利用回彈模量試驗對地基系數(shù)K<,30>進行事先估計；E<,e>與：E<,v2>存在如下關(guān)系：E<,v2>=0.3487 E<,e>+40.254，可以利用此關(guān)系式通過室內(nèi)回彈模量試驗對現(xiàn)場E<,v2>值作出估計。經(jīng)理論分析，折算后的E<,e>與：K<,30>關(guān)系式與理論上的關(guān)系基本是一致的，說明可以利用理論關(guān)系式實現(xiàn)對K<,30>

9、的事先估計。 3)室內(nèi)波速試驗結(jié)果顯示ρν<,s><'2>與K<,30>存在比較好的線性關(guān)系，關(guān)系式為：K<,30>=2.188 ρu<'2><,s>，線性系數(shù)為0.98，可以利用室內(nèi)波速試驗對地基系數(shù)．K<,30>進行事先預(yù)估；ρν<,s><'2>與E<,v2>存在如下關(guān)系：E<,v2>=0.7890ρν<,s><'2>+40.254，可以利用此關(guān)系式通過室內(nèi)波速試驗對現(xiàn)場E<,v2>值作出估計。經(jīng)理論分析，折算后的ρν<,s

10、><'2>與K<,30>關(guān)系式與理論上的關(guān)系基本是一致的，說明可以利用理論關(guān)系式實現(xiàn)對K<,30>的事先估計。 4)回彈模量及波速試驗都能對K<,30>、E<,v2>作出預(yù)估，但從線性回歸分析結(jié)果可以看出，波速試驗較回彈模量試驗線性度要高，另外波速試驗較回彈模量試驗簡便、快捷，不存在接觸界面影響的問題。 3．改良土控制指標(biāo)的研究 改良土的控制指標(biāo)既要考慮與普通填料一致的常規(guī)指標(biāo)的要求，又要針對其特性對其特殊指標(biāo)進

11、行要求。將K作為其填筑壓實控制指標(biāo)；K<,30>、E<,v2>、E<,vd>、CBR作為其模量及變形控制指標(biāo)；無側(cè)限抗壓強度、抗剪強度指標(biāo)C、φ值作為其強度控制指標(biāo)，濕化質(zhì)量損失率、沖刷量、有荷膨脹率作為其水穩(wěn)性控制指標(biāo)，臨界動應(yīng)力、干濕循環(huán)質(zhì)量損失率作為其耐久性控制指標(biāo)。 壓實系數(shù)K、地基系數(shù)K<,30>、變形模量E<,v2>、動態(tài)變形模量E<,vd>、無側(cè)限抗壓強度等作為改良土的基本控制指標(biāo)，其它指標(biāo)根據(jù)實際情況、工程重要性

12、、設(shè)計要求等選取。從而使改良土的性能應(yīng)不低于擬選用的A、B組填料的性能。以上這些指標(biāo)的選取應(yīng)遵循下列原則： 1)改良土壓實系數(shù)K、地基系數(shù)K<,30>、變形模量E<,v2>、動態(tài)變形模量E<,vd>應(yīng)達到該填筑結(jié)構(gòu)層的路基壓實標(biāo)準。 2)改良土無側(cè)限抗壓強度驗算值取室內(nèi)無側(cè)限抗壓強度屈服值的0.6。 3)對于需要考慮邊坡穩(wěn)定性的路基，建議引入可靠度設(shè)計方法，根據(jù)線路重要性選擇不同的目標(biāo)可靠度，改良土抗剪強度指標(biāo)C

13、、φ值滿足邊坡穩(wěn)定性要求。 4)對鐵路路基來說，改良土填料應(yīng)檢驗加州承載比CBR，CBR值應(yīng)滿足下表的要求： 5)在受到水浸蝕的地區(qū)，應(yīng)在鐵路路基設(shè)計過程中考慮改良土的水穩(wěn)性，水穩(wěn)性主要通過改良土浸水30min質(zhì)量損失率、沖刷30min質(zhì)量損失率及有荷作用下的膨脹率來控制。對不同的工程應(yīng)根據(jù)不同的土質(zhì)條件和設(shè)計要求確定具體標(biāo)準。 6)改良土臨界動應(yīng)力應(yīng)滿足下式要求： [σ<,d>]≥σ<,zL>，σ<,ZL.=σ