鐵路路基火山渣摻配土質(zhì)礫砂混合土滲透穩(wěn)定研究.pdf

1、目前關(guān)于鐵路路基粗粒土填料，主要集中于填料的壓實(shí)特性，抗剪強(qiáng)度特性，動(dòng)、靜應(yīng)力變形強(qiáng)度特性等方面的研究，而對(duì)于粗粒土填料本身滲透方面的研究較少，相應(yīng)規(guī)范也沒有對(duì)粗粒土填料的滲透穩(wěn)定提出明確的設(shè)計(jì)要求。然而在水的滲流作用下，粗粒土填料顆粒會(huì)受到水的滲透力作用。當(dāng)水頭達(dá)到一定大小時(shí)，填料可能會(huì)在滲流作用下發(fā)生滲透破壞，進(jìn)而改變填料內(nèi)部的土體結(jié)構(gòu)，影響填料的物理力學(xué)性質(zhì)。因此，粗粒土填料本身的滲透穩(wěn)定問題應(yīng)該得到廣泛重視，成為評(píng)價(jià)粗粒土填料力

2、學(xué)性質(zhì)的一個(gè)重要因素。
　　論文基于火山渣摻配土質(zhì)礫砂混合土填料（以下簡(jiǎn)稱火山渣混合土填料）的滲透變形試驗(yàn)，圍繞火山渣這類粗粒土填料在滲透穩(wěn)定方面的性質(zhì)開展了研究。基于不同體積摻配比的火山渣混合土填料在不同干密度條件下的滲透變形試驗(yàn)，分析了該類填料隨著體積摻配比和密實(shí)程度的變化，其滲透破壞類型和臨界水力坡降的變化規(guī)律;基于毛細(xì)管中層流理論的Poiseuille定律和Kozeny-Carman水力半徑理論，針對(duì)骨架粒徑不均勻的情況，

3、建立了粗粒土骨架孔隙模型，提出了判別粗粒土滲透破壞類型方法;基于現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)滲水試驗(yàn)，測(cè)定了火山渣混合土填料填筑的基床表層的滲透系數(shù)，分析了雨水下滲時(shí)基床表層對(duì)應(yīng)的水力坡降。具體的內(nèi)容包括：
　　(1)火山渣混合土填料滲透變形試驗(yàn)研究
　　對(duì)體積摻配比2∶1和3∶1的火山渣混合土填料在不同干密度條件下開展了滲透變形試驗(yàn)。試驗(yàn)表明:對(duì)同一體積摻配比的火山渣混合土填料而言，填料的滲透系數(shù)隨干密度的增大而減小;隨著干密度的增大，填料

4、的滲透破壞類型逐漸由管涌型轉(zhuǎn)變?yōu)榱魍列?，發(fā)生管涌時(shí)的臨界水力坡降受干密度的影響較小，而流土破壞的臨界水力坡降隨干密度增大急劇增加;由于體積摻配比2∶1和3∶1的火山渣混合土填料的細(xì)料含量分別為40％和35％，細(xì)料上的差別使體積摻配比2∶1的火山渣混合土填料的滲透穩(wěn)定性高于相同干密度條件下體積摻配比3∶1的火山渣混合土填料。通過試驗(yàn)結(jié)果可以認(rèn)為干密度的增大會(huì)填料內(nèi)部顆粒之間的約束程度增加，影響火山渣混合土填料的內(nèi)部土體結(jié)構(gòu)，由骨架孔隙結(jié)構(gòu)

5、向骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。
　　(2)火山渣混合土填料滲透破壞類型判定方法研究
　　基于毛細(xì)管中層流理論的Poiseuille定律和Kozeny-Carman水力半徑理論，通過假定粗粒土中骨架孔隙通道為一束束相互平行毛細(xì)管道，建立了依據(jù)骨架孔隙模型判別粗粒土滲透破壞類型的判別方法。通過定義土體骨架孔道允許通過的可移動(dòng)顆粒的最大粒徑，即流失粒徑d,認(rèn)為當(dāng)d＞d,時(shí)為管涌破壞，d≤d,為流土破壞。采用骨架孔隙模型對(duì)體積摻配比2∶1和3

6、∶1的火山渣混合土填料在不同密實(shí)程度下的滲透破壞類型進(jìn)行分析，并對(duì)比了Kondratchev法和劉杰的孔隙平均直徑法，認(rèn)為基于Poiseuille層流定律和Kozeny-Carman水力半徑理論的骨架孔隙模型能很好的判別火山渣混合土填料的滲透破壞類型。
　　(3)基床表層火山渣混合土填料滲水試驗(yàn)
　　基于現(xiàn)場(chǎng)單環(huán)法滲水試驗(yàn)，測(cè)定了碾壓試驗(yàn)段基床表層火山渣混合土填料的滲透系數(shù)，評(píng)定了基床表層火山渣混合土填料的滲透性等級(jí)?；趩?/p>