鐵路外文翻譯---使用循環(huán)滲透測試評估鐵路路基的剛度

1、<p>　　附錄A 外文資料翻譯</p><p><b>　　A.1 英文</b></p><p><b>　　A.2 譯文</b></p><p>　　使用循環(huán)滲透測試評估鐵路路基的剛度</p><p><b>　　西日本旅客鐵道</b></p>

2、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　鐵路路基的剛度是保持良好軌道質(zhì)量的一個重要因素。這次研究的目的是找出一種快速精確測量鐵路路基剛度的方法?；仡?路基上的應力體系和 現(xiàn)有的測量方法，本文描述了一種基于評估路基土剛度的加州承載比測試實驗模具的新型的循環(huán)滲透測試 。 測試重現(xiàn)了同級路基土的應力條件。結果表明永久變形和ＣＢＲ測試有緊密的聯(lián)系?；谶@種循環(huán)滲透測試的結果

3、，塑料變形時可以預測的，并且路基沉降的預測和實測之間有某種關系。　2002艾斯維爾科學有限公司保留所有權利. </p><p><b>　　引言</b></p><p>　　鐵路路基必須有適當?shù)膹椥宰冃魏鸵欢ǖ膿碛凶冃蝸韷虻挚顾查g變形，這就要求路基有足夠高的剪切強度。 因此，一種評估鐵路路基的實驗方法，就要求能夠測量彈性剛度和抵抗永久變形。 試驗反過來模擬火車荷載條件

4、，好比正確的加載脈沖，正確的荷載幅度，同樣的加載區(qū)域和同樣的土壓力體系，這是很恰當?shù)摹Ｒ虼?，為了正常的測量路基強度而評估荷載條件和應力特征是很有必要的。各種各樣的估計地基應力的理論和經(jīng)驗公式都是可用的，并且地基應力的實地觀察也已經(jīng)被其他研究所完成。這些被在第二節(jié)審查。</p><p><b>　　1. 路基應力特征</b></p><p>　　路基上來自列車的壓力是軸

5、重和道砟深度的函數(shù)。但是，列車軸重可能是路基影響最大的荷載。在英國鐵道公司標準線上最大軸重被定義為22.5噸。不同周中的路基應力分布如圖1所示，它源于一個簡單的彈性理論。在英國這種關系已經(jīng)被用來確定道砟深度。Yoo 和Selig，用兩個131噸重的四軸道砟鋪設車測量動態(tài)應力的野外觀察值。典型的結果如圖表2?；诶碚撚嬎愫同F(xiàn)場實測，可以得出直到100Kpa的最大地基應力出現(xiàn)在死機表層。</p><p>　　路基上荷

6、載的頻率取決于列車的速度和旅客車廂的長度如下：</p><p>　　F=V/(3.6L)</p><p>　　其中F是路基位移的第一主頻率，單位是Hz；V是列車速度，單位是Km/h；如插圖3，L是旅客車廂的長度，單位是m。從圖標中可以看出，當列車速度在100-160Km/h并且一節(jié)車廂的長度是20m時，頻率在1-2Hz之間。</p><p>　　2. 現(xiàn)有的測量方法

7、</p><p>　　各種各樣的方法被應用在英國和海外的傳統(tǒng)基礎設計階段。如表1.從荷載機制的角度來看，雖然地基受動荷載支配，但靜荷載仍被應用于加利福尼亞軸承比測試和板荷載測試以及壓縮測試中。CBR測試是一個既能在實驗室又能在現(xiàn)場都能實現(xiàn)的簡單測試，被廣泛應用于公路工程。然而，反復荷載的三軸試驗試用于循環(huán)荷載，并有能得出彈性模量和剪切強度的優(yōu)勢。然而，這個試驗要在實驗室中進行并且很耗時。</p>&

8、lt;p>　　每種方法都有自己的判斷路基強度的標準，這被看作極限值（測量屬性），如圖表1.為了相互比較這些表格，所有的極限值都被當作模量形式。CBR測試的結果用方程轉化為模量：E=17.6CBR0.64 .板荷載測試結果用如下關系轉化：E=πq|B(1-υ2)/(4s)，其中，E---早期模量，q---加在板上的壓力，B---圓板的直徑，υ---泊松比，S---板的處理。通過比較這些模量，可以看出地基的臨界模量在15-50MN/m

9、2，是很大的一個范圍。</p><p>　　除了這些傳統(tǒng)的方法以外，一些新的方法正在研究，其中之一就是FWD。它由機械地提高和下降到鋼板上的一套橡膠的重量組成。通過多達7個徑向間距速度傳感器來監(jiān)測和測量力和地表移動。從這些結果中可以計算出基礎層的彈性模量。這種方法相對于其他方法來說的優(yōu)勢是，它能用于快速評估鐵路路基而不需要鎮(zhèn)流器開挖，并且它有像評估路面條件時一樣的記錄。對這個試驗，路基剛度在通過修改ＣＢＲ試驗，和

10、這些鐵路路基相同的應力水平條件下被測定出來。由于被廣泛的應用以及容易使用，CBR測試通過了。</p><p><b>　　3. 循環(huán)滲透測試</b></p><p>　　為了以合理的精度和速度評估鐵路路基，設計了一個考慮了荷載頻率和路基的應力水平的試驗方案。該方案是依據(jù)各地的CBR試驗和使用了許多和CBR試驗相同儀器的循環(huán)滲透試驗設計的。循環(huán)滲透測試允許彈性性質(zhì)和土壤

11、永久變形的測量。下面描述一個過程。</p><p>　　土壤樣品在摻入所需水分之后首先充分混合，然后密封，在放入CBR測試模具之前至少存放24小時。英國標準1377：第4部分描述了一個2.5公斤土壓實的方法，被用于把密實的粘土送入模具。通過把土壤樣本夯實至厚度下降300毫米來把把樣本壓實成5個平等層。壓實后，土壤在模具中放置24小時以平衡水分含量。壓實后，在土壤表面放置7個金屬片作為附加荷載，每個重2千克。這樣，

12、產(chǎn)生大約10千帕的壓力。其中附加荷載是依據(jù)鎮(zhèn)流器和深度的測量，如表3所示。如前面所一道的加載在活塞上的正弦荷載由頻率為1Hz的三種不同幅度的荷載組成：0.1Kn（50KPa）、0.2Kn（100KPa）、0.3Kn（150KPa），因為路基上的主頻率被認為是1-2Hz。依據(jù)路基的理論成果和實地考察，荷載的幅度包含實際路基應力。循環(huán)荷載應用20分鐘，因為大部分變形發(fā)生在前5分鐘里，并且20分鐘后在活塞處發(fā)生的改變很小。</p>

13、<p>　　一套計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)被用于記錄每5秒一個的一系列循環(huán)數(shù)據(jù)。插圖4為構成控制和數(shù)據(jù)采集的電子裝置。插圖5顯示模型的詳細構造。</p><p>　　4. 循環(huán)滲透測試的結果</p><p>　　最大活塞載荷0.22KN的倫敦粘土的循環(huán)滲透測試中隨時間變化的滲透結果和CBR測試結果如圖6所示。每一個點的變形時一個循環(huán)中的平均滲透值。結果表明，CBR值越高，柱塞的滲透越

14、小。如果CBR值小于4%，滲透變形會有顯著地上升。然而，當CBR值高于4%時，土壤的滲透變形將不會增長，這被認為是區(qū)分軟土和硬土的強度界限。這個值被稱為極限值。此值由Esveld認證。它比英國所用的數(shù)值高。</p><p>　　在循環(huán)滲透測試中發(fā)現(xiàn)，滲透率隨時間降低。換句話說，最初幾個荷載產(chǎn)生的滲透變形占總變形的大部分。牛津粘土和建筑用砂也做過循環(huán)滲透測試。砂子和倫敦粘土的滲透結構是不同的，表現(xiàn)在極限值的不同，如

15、圖7.從中發(fā)現(xiàn)，例如，如果倫敦砂子的最終滲透值為0.25毫米，那么倫敦砂子的CBR值就是4%。在同樣的滲透率（0.25毫米），倫敦砂子和建筑用砂的CBR值分別為5%（類似于倫敦粘土）和20%。因此，粘土的極限值大約是4%。</p><p><b>　　5. 含水量的影響</b></p><p>　　含水量和活塞的最終滲透之間的關系如圖8所示。為了比較牛津粘土、倫敦砂子

16、、和建筑用砂這三種土，含水量和滲透值被規(guī)范化的計算按下式;</p><p>　　規(guī)范化含水量=含水量/最佳含水量；</p><p>　　規(guī)范化滲透值=滲透值/最佳含水量下的滲透值。</p><p>　　可以發(fā)現(xiàn)，根據(jù)土壤類型，規(guī)范化的含水量從1.1-1.4增長的過程中，滲透值由突然地增長。規(guī)范化的含水量被稱為跡象含水量。土壤顆粒越細，含水量就越高。結果表明，當路基含

17、水量超過其極限含水量時，很容易產(chǎn)生路基問題。據(jù)報道，當土壤含水量接近極限值時，土壤的塑性變形就特別容易發(fā)生。因此，可以認為土壤的規(guī)范含水量達到1.4就幾乎飽和了。因此，路基排水對保持路基有足夠剛度具有重要作用。</p><p>　　把塑性指數(shù)和臨界含水量聯(lián)系起來是很有用的。塑性指數(shù)和臨街含水量之間有很好的聯(lián)系，如圖9所示。規(guī)范化的臨界含水量定義為極限含水量與最佳含水量的比值。最佳含水量由一個符合BS1377的用2

18、.5千克落錘的標準壓實方法測得?？梢钥闯觯苄灾笖?shù)高和極限含水量是有聯(lián)系的 。</p><p>　　可以看出，高的塑性指數(shù)和含水量極限值是有緊密關心的。這意味著含水量極限值可以通過測量土壤塑形指數(shù)和指定活塞壓力值來測定。如果路基土壤的含水量比從塑性指數(shù)得到的含水量極限預測值高，路基就很有可能有很大的沉降。由于只有牛津粘土和倫敦粘土進行了檢測，所以這種關系是暫定的。因此其他類型土壤的塑性指數(shù)和含水量極限值的深入研究

19、是很有必要的。</p><p>　　6. 循環(huán)滲透測試的預測模型</p><p>　　使用分析模型預測的累積塑性變形對試驗數(shù)據(jù)的分析是有幫助的。</p><p>　　CBR活塞壓力和荷載重復的次數(shù)對累積塑形變形有著顯著影響。模型中需包含這些參數(shù)。各種各樣的模型被用于土壤塑形變形的預測，然而，主要用動力模型</p><p>　　ρCPT=ANb

20、 (2)</p><p>　　其中，ρCPT----累積的塑性變形；</p><p>　　A----材料參數(shù)；</p><p>　　N----荷載重復次數(shù)；</p><p>　　b----材料參數(shù)；</p><p>　　材料參數(shù)A可以解釋為首次加載