高速鐵路路基力學性能及水分運移規(guī)律研究.pdf

1、高速鐵路路基的設計使用年限為100年。在服役壽命里，路基經受著交通荷載與氣候的雙重影響，在強度、剛度、累積變形、水分運移方面提升路基服役性能，是保障路基正常運營的必要條件。近年來，雖然高速鐵路在我國迅速發(fā)展，但其應用仍存在兩個問題:路基設計建造階段細土改良的控制技術和運營維護階段水害的防護措施。
　　本文針對以上兩個技術問題，從單元體試驗（含微觀結構試驗）、全比尺物理模型試驗、數值模擬三個方面，研究了高速鐵路路基力學性能及水分運移

2、規(guī)律，為改善高鐵路基應用提供了一定的技術支撐，開展的主要研究工作如下:
　　(1)單元體試驗?；贑組細土填料中增加粗土顆粒的物理改良方法，制備了6種不同粗顆粒體積分數fv的混合土體，通過CT掃描試驗，發(fā)現了粗顆粒含量對土體結構改變的影響。通過靜、動三軸試驗，研究了粗顆粒含量對土體靜剪切強度、動荷載下永久變形、回彈模量和阻尼比等力學參數的影響，發(fā)現了特征粗顆粒體積分數fv-cha，該值與CT試驗結果對應:當fv≤fv-cha時，土

3、體力學性能受細顆?？刂?，而當fv＞ fv-cha時，土體力學性能則受粗顆粒控制。
　　(2)全比尺物理模型試驗。設計建造了高速鐵路板式軌道-格柵加筋樁網結構路基全比尺物理模型，研究了極端氣候條件下，不同水位和長期動荷載加載對路基內部含水量、土壓力、變形的影響。試驗分為水位上升、高水位加載、水位下降、低水位加載4個步驟。研究表明，在樁網結構路基中，動土壓力受“土拱效應”影響，且隨著水位上升和加載進行，該影響更加明顯，在一定振次后，該

4、影響趨于穩(wěn)定。水位上升后，路基整體累積沉降由水位下方飽和區(qū)域控制，而水位上方非飽和區(qū)域累積沉降較小。由于樁帽與樁間土剛度差異，路基內部累積沉降呈“拋物線”式分布，即樁間土上方沉降較大，樁帽上方沉降較小。
　　(3)數值模擬。建立了高鐵路基數值模型，考慮了混凝土底座邊緣出現裂縫（降雨入滲邊界）情況，研究了正常降雨條件下，基床底層壓實度和細顆粒含量對高鐵路基內部水分運移規(guī)律的影響。研究表明，在3年計算周期后，路基內部出現“水囊”，“水