无砟轨道硅藻土路堑防排水基床结构现场动力试验

作     者：郭惠芹 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：苏谦

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：无砟轨道 防排水基床 原位动力试验 动态响应 基床优化设计 

摘      要：硅藻岩（土）是一种孔隙率高、压缩系数大、结构性强、灵敏度高的特殊土,当受到外部扰动或是处于干湿循环状态下时,硅藻土极易崩解或软化,使得其力学性质严重下降。对于硅藻土地区无砟轨道路基来说,尤其是多雨地区硅藻土路基,如果雨水渗入地基则会导致硅藻土遇水软化,地基土在上部结构物自重和列车动荷载循环作用下沉陷,进而使轨道结构的平顺性发生改变,严重影响高速铁路的安全运营。因此,为保证硅藻土地基不受雨水的侵扰,本文对无砟轨道硅藻土路堑防排水基床进行了系统研究研究,主要工作如下:1.系统研究了无砟轨道路堑基床防排水技术并作了详细介绍:介绍了防排水基床的结构形式,防排水结构层为中粗砂夹铺毛细防排水板的形式;介绍了施工材料,包括毛细防排水板、AB组填料及级配碎石;对防排水基床的施工工艺、注意事项和检测验收进行了详细的叙述。2.结合课题要求及研究内容,选取典型防排水基床断面与传统基床断面,设计了浸水试验与原位动力试验,对试验的研究内容、试验设备、传感器埋设、试验加载参数与加载工况、数据采集等进行了详细地介绍。3.对防排水基床和传统基床开展了浸水试验和原位动力试验。原位动力试验在不同服役状态（天然和浸水）下进行,每种状态下激振200万次,其中,传统基床仅在浸水状态下进行。通过试验得到了防排水基床在不同服役状态下动应力、加速度、速度的长期变化规律、沿深度和路基横断面方向的衰减规律以及浸水前后基床内部不同位置处土壤湿度的变化,由试验结果可知经过400万次的加载后防排水基床长期稳定性良好且毛细防排水板结构层具有良好的防排水效果和耐久性。4.利用ABAQUS软件建立了防排水基床和传统基床三维有限元动力分析模型,获取了基床结构动应力与速度沿深度方向及横断面方向的数值计算结果,并与现场实测值进行对比,结果表明:数值计算结果大于实测值,两者的衰减规律一致。5.对防排水基床结构的基床表层进行了优化设计。40cm厚的基床表层级配碎石层优化为37cm级配碎石+3cm聚氨酯掺量为8%的致密型聚氨酯碎石层,提高了基床表层的防排水性能,并对其动力特性及防排水性能进行了研究,结果表明:增设致密型聚氨酯碎石层后的基床表层结构具良好的稳定性及防排水效果。