高速鐵路水泥改良黃土路基動(dòng)力穩(wěn)定性研究.pdf

1、高速鐵路對(duì)沉降的要求十分嚴(yán)格，路基作為無砟軌道結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，是保證軌道結(jié)構(gòu)平順和穩(wěn)定的前提。隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)，在黃土地區(qū)修建高速鐵路所遇到的問題越來越多，以沿線優(yōu)良A、B組填料最為突出。為滿足高速鐵路對(duì)路基填料的要求、擴(kuò)大黃土填料的使用范圍，最好的方法是用水泥等固化劑對(duì)其進(jìn)行改良。但目前針對(duì)高速鐵路循環(huán)荷載作用下水泥改良黃土路基動(dòng)力穩(wěn)定性的研究較少，也缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和相對(duì)成熟的理論。因此，本文通過動(dòng)三軸試驗(yàn)及數(shù)值模擬等手段，對(duì)水

2、泥改良黃土路基動(dòng)力穩(wěn)定特性展開系統(tǒng)地研究，主要結(jié)論如下:
　　(1)通過擊實(shí)試驗(yàn)、液塑限試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)及標(biāo)準(zhǔn)三軸試驗(yàn)，對(duì)重塑黃土及不同摻量(3％、5％、7％)的水泥改良黃土物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明水泥改良黃土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、粘聚力、內(nèi)摩擦角等均隨水泥摻量的增加而增加。三種摻量的水泥改良黃土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均能滿足高速鐵路對(duì)基床底層填料的要求。
　　(2)通過GDS動(dòng)三軸儀模擬高速鐵路路基受力狀態(tài)，對(duì)重塑黃土

3、和水泥改良黃土路基在高速列車長持時(shí)、小振幅振動(dòng)荷載作用下路基的變形特性進(jìn)行了研究，得到彈性變形及累積塑性變形隨水泥配合比的增加而減小，且沿深度方向逐漸遞減，并擬合了累積塑性變形預(yù)測(cè)模型。為了保證施工質(zhì)量，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性，建議水泥摻量取5％。
　　(3)對(duì)5％的水泥改良黃土進(jìn)行短時(shí)及疲勞動(dòng)三軸試驗(yàn)，得到短時(shí)動(dòng)剪應(yīng)變門檻γtvs、疲勞動(dòng)剪應(yīng)變門檻γtvL及臨界動(dòng)應(yīng)力σdcr隨圍壓和固結(jié)比的增加近似線性增加，并通過二元回歸分析擬合了相應(yīng)

4、的關(guān)系式，進(jìn)一步得出短時(shí)動(dòng)剪應(yīng)變門檻γtvs與疲勞動(dòng)剪應(yīng)變門檻γtvL滿足關(guān)系式γtvL=(0.25～0.35)γtvS。
　　(4)基于二系懸掛體系車輛-軌道-路基耦合動(dòng)力分析方程，運(yùn)用MIDAS/GTS有限元分析軟件，得到高速鐵路水泥改良黃土路基豎向位移、加速度、動(dòng)應(yīng)力及動(dòng)剪應(yīng)變沿深度方向迅速衰減，且隨列車速度的增加而增加。
　　(5)結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果，分別采用臨界動(dòng)應(yīng)力法和動(dòng)剪應(yīng)變法對(duì)水泥改良黃土路基動(dòng)力穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)