高速鐵路路基低黏土礦物泥巖膨脹機(jī)理及影響研究.pdf

1、伴隨著我國高速鐵路的發(fā)展，出現(xiàn)了許多不同以往、無法預(yù)料的新問題。某高速鐵路部分線路段部分路基由于低黏土礦物含量泥巖的膨脹性導(dǎo)致線路出現(xiàn)上拱病害。結(jié)合以往高速鐵路設(shè)計、施工及運營經(jīng)驗，以鐵路工程巖土分類標(biāo)準(zhǔn)判斷此類泥巖為無或弱膨脹性巖；同時，高速鐵路設(shè)計規(guī)范中從未涉及上拱變形，僅對沉降變形有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)；對于無或弱膨脹性泥巖引起的路基上拱變形為新問題，故針對此方面問題開展研究工作。本文以某高速鐵路部分線路段路基中低黏土礦物泥巖為研究對象，采用

2、室內(nèi)試驗、現(xiàn)場原位試驗、室內(nèi)自加工模型試驗、微觀機(jī)理、理論計算分析及數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，系統(tǒng)地研究了低黏土礦物泥巖作為高速鐵路路基時的變形特性、膨脹機(jī)理及工程應(yīng)用。主要研究工作如下：
　?。?）以低黏土礦物泥巖為研究對象，通過室內(nèi)試驗，得到了原狀樣、重塑樣的基本特性，包括物理性質(zhì)、礦物成分和地球化學(xué)成分、水理性質(zhì)、膨脹特性、強(qiáng)度特性；進(jìn)行了泥巖自然狀態(tài)、干濕循環(huán)作用不同狀態(tài)下的微觀結(jié)構(gòu)掃描試驗，得到了泥巖遇水-失水情況下微觀結(jié)構(gòu)

3、的變化規(guī)律。
　?。?）結(jié)合高速鐵路對路基變形的高標(biāo)準(zhǔn)及嚴(yán)要求，提出符合高鐵變形要求的評價泥巖膨脹性參數(shù)及現(xiàn)場典型上拱病害段路基泥巖的參數(shù)值對比。
　?。?）進(jìn)行現(xiàn)場典型路基段的原位浸水膨脹變形試驗，確定泥巖路基在不同上覆荷載及約束條件下的膨脹變形量，分析膨脹變形發(fā)生規(guī)律、上覆荷載與膨脹變形關(guān)系、浸水深度與膨脹變形關(guān)系、膨脹變形發(fā)展過程及發(fā)展階段；通過室內(nèi)自制試驗裝置探討上覆荷載對泥巖浸水膨脹變形的作用。
　?。?）驗

4、證泥巖路基浸水膨脹變形計算方法可行性，分析泥巖路基在不同上覆填土高度時可能發(fā)生的最大上拱變形量值。
　?。?）理論推導(dǎo)了考慮膨脹變形的彈性狀態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、彈-塑性狀態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系；建立了考慮膨脹力的數(shù)值模擬方法，通過環(huán)刀的數(shù)值模擬與室內(nèi)試驗測試變形值的對比及分析，驗證數(shù)值模型的可行性，并進(jìn)行了典型上拱路基段數(shù)值分析，模擬分析了泥巖路基段膨脹變形。
　?。?）依托某高速鐵路部分線路段兩處典型低黏土礦物泥巖上拱路基段，通過