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风积沙填筑铁路路基累积塑性变形及临界动应力试验研究

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铁道科学与工程学报 2024年第1期21卷 138-148页

作者：韦朝新疆铁道勘察设计院有限公司新疆乌鲁木齐830011

目前用于铁路基床的填料大多数为级配优良的填料,而对风积沙作为路基填料在列车荷载作用下的累积塑性变形特性和临界动应力研究不多,但风积沙作为路基填料已在沙漠铁路建设中得到运用。为探究列车荷载作用下风积沙填料填筑铁路路基的累... 详细信息

目前用于铁路基床的填料大多数为级配优良的填料,而对风积沙作为路基填料在列车荷载作用下的累积塑性变形特性和临界动应力研究不多,但风积沙作为路基填料已在沙漠铁路建设中得到运用。为探究列车荷载作用下风积沙填料填筑铁路路基的累积塑性变形演变特性及临界动应力,考虑围压、动应力幅值、压实系数和含水率等因素的影响,开展一系列动三轴试验。试验结果表明:风积沙累积塑性应变随压实系数、围压的增大而减小,随动应力幅值的增大而增大。以最优含水率为分界点,低于最优含水率时,风积沙累积塑性应变随含水率的增加而减小;高于最优含水率时,风积沙累积塑性应变随含水率的增加而增大。风积沙试样的累积塑性应变曲线可分为:稳定型、临界型和破坏型。根据对累积塑性应变曲线的分类,获得了不同条件下风积沙填料的临界动应力。风积沙临界动应力随围压和压实系数的增大而增大,饱和含水率下风积沙填料的临界动应力明显小于天然含水率和最优含水率下风积沙填料的临界动应力。临界动应力和围压具有较好的线性关系。构建了可考虑围压和含水率影响的风积沙临界动应力经验公式,通过临界动应力公式确定了不同工况下风积沙作为路基填料的适用范围。试验结果可为沙漠铁路的设计、施工以及运营提供经验和理论依据。

关键词：铁路路基风积沙累积塑性应变临界动应力动三轴试验基床表层

基于天-空-车-地一体化铁路路基灾害隐患早期识别与服役状态监测

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：李永威徐林荣陈昀灏邓志兴中南大学高速铁路建造技术国家工程研究中心中南大学土木工程学院湖南大学土木工程学院

气候系统变化背景下铁路路基灾害呈高发态势，表现出点多面广、隐蔽性强和突发性高等特征，且路基灾害“一点受灾，全线受阻”的巨大危害，已经使其成为铁路安全运营“瓶颈”难题。多次铁路事故表明风险源大多不在已知灾害隐患点范围内... 详细信息

气候系统变化背景下铁路路基灾害呈高发态势，表现出点多面广、隐蔽性强和突发性高等特征，且路基灾害“一点受灾，全线受阻”的巨大危害，已经使其成为铁路安全运营“瓶颈”难题。多次铁路事故表明风险源大多不在已知灾害隐患点范围内，传统监测手段已难以满足复杂孕灾环境下的路基服役安全监测需求。鉴于此，总结了不同孕灾环境下路基灾害隐患特征，将路基服役状态监测定义为长期服役过程中受“突发型灾害” “缓变型致灾”作用下可能导致路基结构损伤或功能损失等服役状态劣化的危险源及路基本体受灾程度监测。监测内容包括路基变形监测、结构健康监测、沿线地质灾害监测、几何状态测量和外部环境监测。提出了“天-空-车-地”多源协同路基灾害隐患早期识别与服役状态监测体系，形成了平台协同、尺度协同、参数协同、多部门协同的路基灾害协同监测内涵，初步提出多源协同路基灾害及服役状态监测方案，实现“区域-工段-工点”为主线的星地协同的工作模式。在沪宁城际高速铁路路基服役状态监测中得到应用，最后展望了路基服役状态监测发展方向。

关键词：铁路路基地质灾害早期识别服役状态天空车地调查技术多源协同监测体系

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有砟铁路路基层位变形智能识别方法

铁道建筑 2024年第4期64卷 90-95页

作者：詹绍佳杜翠张栋徐天新宋玉中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 北京天立秀科技有限公司北京100192

针对探地雷达单期数据无法获取路基层位变化情况的问题,提出了一种基于周期性检测的铁路路基层位变形智能识别方法。首先采用YOLO v5模型识别雷达图像中的桥梁设备,通过与设备表模糊匹配实现多时相数据的里程配准,再基于U‐Net模型对多... 详细信息

针对探地雷达单期数据无法获取路基层位变化情况的问题,提出了一种基于周期性检测的铁路路基层位变形智能识别方法。首先采用YOLO v5模型识别雷达图像中的桥梁设备,通过与设备表模糊匹配实现多时相数据的里程配准,再基于U‐Net模型对多期数据中的路基层位线进行准确识别,最后根据年变形量提取路基显著变形的里程范围,为养护维修决策提供数据支撑。采用实测数据进行了测试试验。结果表明:多期数据配准精度满足应用需求,自动识别的层位线与人工追踪结果相近,有效提升了探地雷达周期性检测数据的处理效率和精度,为铁路路基层位变形检测提供了一种新方法。

关键词：铁路路基层位变形周期性检测层位识别探地雷达机器学习

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逆断层错动诱发铁路路基变形演化机制研究

铁道建筑 2024年

作者：梁经纬蔡德钩闫宏业尧俊凯中国铁道科学研究院研究生部中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所

针对断裂带震间蠕滑及同震黏滑错动会导致穿越活动断裂带铁路路基出现不均匀变形与裂缝的问题，通过自主研发的多角度、速率可控的L形边界断层错动室内模型试验装置以及数值仿真计算，分析考虑岩土体黏聚力与抗拉强度损失的联合损伤因... 详细信息

针对断裂带震间蠕滑及同震黏滑错动会导致穿越活动断裂带铁路路基出现不均匀变形与裂缝的问题，通过自主研发的多角度、速率可控的L形边界断层错动室内模型试验装置以及数值仿真计算，分析考虑岩土体黏聚力与抗拉强度损失的联合损伤因子，揭示了不同断裂带倾角、不同断裂带与线路走向夹角情况下逆断层错动诱发路基及地基变形演化机制。结果表明：逆断层错动影响下，路基顶面竖向出现S形隆起，水平方向上路基整体呈现向断层固定盘方向的推覆变形；根据路基边坡变形特点，可将边坡划分为推覆变形区、推覆-鼓胀变形区、潜在不稳定区；逆断层错动下，断层错动盘上方破裂属张拉破裂，断层固定盘上方大面积破裂既由张拉变形所导致，也由剪切变形所导致，属拉-剪混合型破裂；对于地基深部静止区与楔形剪切区之间的弧形破裂，随着破裂逐渐向地表延伸，破裂性质逐渐由剪切破裂向拉-剪混合型破裂转化。

关键词：铁路路基演化机制模型试验数值计算断层错动

冻融作用下高速铁路路基沥青混凝土防水封闭结构疲劳寿命预测模型

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铁道建筑 2024年第3期64卷 106-111页

作者：石越峰李鹏飞楼梁伟蔡德钩陈先华闫宏业北京铁科特种工程技术有限公司北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司高速铁路轨道系统国家重点实验室北京100081 北京建筑大学土木与交通工程学院北京100044 东南大学交通学院南京210096

以高速铁路路基沥青混凝土防水封闭结构为研究对象,考虑季节性冻土地区的气象条件设计了疲劳试验和冻融循环试验,研究冻融循环作用对其疲劳特性参数演变规律的影响。结合平稳值与冻融循环周期的作用规律,提出了高速铁路路基沥青混凝土... 详细信息

以高速铁路路基沥青混凝土防水封闭结构为研究对象,考虑季节性冻土地区的气象条件设计了疲劳试验和冻融循环试验,研究冻融循环作用对其疲劳特性参数演变规律的影响。结合平稳值与冻融循环周期的作用规律,提出了高速铁路路基沥青混凝土防水封闭结构在冻融循环作用下的疲劳寿命预测模型,并利用疲劳极限临界点的平均值对此疲劳寿命预测模型进行了可靠性验证。结果表明:沥青混凝土耗散能变化率与加载次数曲线在冻融前后呈现三个阶段;沥青混凝土防水封闭结构的疲劳寿命随冻融循环次数的增多而降低,且降低幅度越来越大,其抗疲劳性能受到显著损伤;经验证,高速铁路路基沥青混凝土防水封闭结构疲劳寿命预测模型准确、可靠。

关键词：铁路路基沥青混凝土疲劳寿命冻融循环预测模型防水封闭

分布式模糊聚类微动法铁路路基岩溶地球物理探测:以皖赣铁路宁国改线工程为例

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科学技术与工程 2024年第3期24卷 924-932页

作者：王其合苏本玉王国林中铁上海设计院集团有限公司上海200070 中国矿业大学资源与地球科学学院徐州221116

微动勘探法可探查铁路路基地下岩溶、裂隙通道等不良地质体的发育位置,针对反演成果中土、岩体分界面模糊不清,异常位置及边界不准确等问题,采用分布式模糊聚类算法分析反演数据。系统回顾了微动勘探法和分布式模糊聚类算法基本原理,以... 详细信息

微动勘探法可探查铁路路基地下岩溶、裂隙通道等不良地质体的发育位置,针对反演成果中土、岩体分界面模糊不清,异常位置及边界不准确等问题,采用分布式模糊聚类算法分析反演数据。系统回顾了微动勘探法和分布式模糊聚类算法基本原理,以皖赣铁路宁国改线某区间既有铁路路基岩溶勘察为例,开展分布式模糊聚类微动勘探进行地层分层、溶洞自动划分。将分布式模糊聚类法分析前后的反演数据同时与钻探揭露结果对比发现,分布式模糊聚类算法可对分界面、异常区域进行自动有效划定,可更加准确地识别地质异常体。说明该方法可较大程度提高微动反演数据的准确率,为铁路路基工程的设计和施工提供参考。

关键词：铁路路基岩溶物探微动勘探法分布式模糊聚类

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寒区铁路路基微型盾构置换方法及防冻胀效果

铁道建筑 2024年第4期64卷 85-89页

作者：王鹏程中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 高速铁路轨道系统全国重点实验室北京100081

针对寒区铁路路基冻胀整治难题,以我国一寒区铁路路桥过渡段冻害整治工点为依托,介绍了一种可在运营条件下实施的路基微型盾构置换方法。基于数值计算软件建立了环境-路基-盾构置换层-地基的多层结构水热力耦合模型,采用数值计算方法分... 详细信息

针对寒区铁路路基冻胀整治难题,以我国一寒区铁路路桥过渡段冻害整治工点为依托,介绍了一种可在运营条件下实施的路基微型盾构置换方法。基于数值计算软件建立了环境-路基-盾构置换层-地基的多层结构水热力耦合模型,采用数值计算方法分析路基内部水分场、温度场、冻胀变形场的影响机理及演化规律,验证了盾构置换层所起冷屏障层、水分阻滞层、零冻胀填料夹层等预期效应。综合现场测试和计算结果分析,论证了微型盾构置换方法用于路基冻害整治的有效性与实用性。

关键词：铁路路基冻胀整治数值计算微型盾构温度场演化规律

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铁路路基BIM设计系统研究

高速铁路技术 2024年第2期15卷 71-75,96页

作者：谢先当张权付洋中铁二院工程集团有限责任公司成都610031 成都工业学院成都611730

当前BIM技术在铁路路基工程设计阶段的应用主要是通过商业软件实现三维模型的创建。市场上的BIM软件仅提供基础的设计平台,无法满足专业设计要求。因此,需要明确铁路路基BIM设计的应用需求和价值点,选择合适的软件平台开展铁路路基BIM... 详细信息

当前BIM技术在铁路路基工程设计阶段的应用主要是通过商业软件实现三维模型的创建。市场上的BIM软件仅提供基础的设计平台,无法满足专业设计要求。因此,需要明确铁路路基BIM设计的应用需求和价值点,选择合适的软件平台开展铁路路基BIM设计系统研发。本文结合BIM技术与铁路路基工程结构特点,以数据为基础,研发了铁路路基BIM设计系统,主要取得以下研究成果:(1)根据线路、桥梁、隧道等相关专业数据与路基设计数据,实现了路基构件库的创建、BIM模型的参数化创建以及二维图纸和工程数量等成果输出;(2)解决了相关专业的设计变更导致路基模型重复创建的问题,有效提高了设计效率和精度;(3)初步实现了铁路路基工程BIM正向设计,为BIM技术后续更深层次的应用打下良好基础。

关键词： BIM 铁路路基构件库三维模型设计系统

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铁路路基填筑质量及沉降控制技术研究

技术与市场 2024年第2期31卷 114-117页

作者：徐驰中铁十九局第二工程有限公司辽宁辽阳111000

针对路基填筑容易出现不均匀沉降的问题,以江苏省某铁路路基工程为研究案例,通过现场分层填筑试验分析了最佳松铺厚度和机械碾压方式,研究了路基中短期的沉降变化规律,并根据现场施工作业情况提出了相应的技术控制措施。研究结果表明:... 详细信息

针对路基填筑容易出现不均匀沉降的问题,以江苏省某铁路路基工程为研究案例,通过现场分层填筑试验分析了最佳松铺厚度和机械碾压方式,研究了路基中短期的沉降变化规律,并根据现场施工作业情况提出了相应的技术控制措施。研究结果表明:在路基填筑过程中松铺厚度38 cm、机械碾压6遍较为合理,含水率在3.6%~4.5%均可以有效压实;路基填筑后前7周沉降变化较小,在第8~14周内会出现较为明显的沉降特征,第14周以后,沉降基本保持不变;在施工过程中严控填料质量和机械碾压工艺,有利于保证路基沉降的稳定。

关键词：铁路路基填筑施工质量控制沉降观测