文档介绍：水泥改良土作为高速铁路路基填料的动力特征研究
水泥改良土作为高速铁路路基填料的动力特征研究
摘要:本论文研究了水泥改良土作为高速铁路路基填料时,其在列车动荷载作用下的动态特性,探讨了水泥改良土作为铁路路基基床填料的可行性。
关键词:水泥改良土动力特性高速铁路路基填料
中图分类号:U238 文献标识码:A 文章编号:
1、前言
铁路路基基床而言,除了承受上部结构的静荷载外,还要受到列车东荷载的反复作用, 因此,在高速铁路路基基床底层改良土的设计中,不应局限于传统的准静态设计,只分析静态指标,还应考虑其在列车动载荷作用下的动态特性。本论文研究了水泥改良土作为高速铁路路基填料时,其在列车动荷载作用下的动态特性,探讨了水泥改良土作为铁路路基基床填料的可行性。
2、试验方案

本试验仪器为DDS-70型振动三轴仪,它主要由主机、静力控制系统、动力控制系统、量测和数据处理系统组成。振动三轴仪的工作原理是由信号发生器根据需要的波形和频率信号,经过功率放大器放大后输入到激振电磁线圈,使其在恒定磁场内按照所控制的波形和频率在垂直方向进行振动。试样受振后将产生动应力、动应变和动孔压(饱和土)。三者分别由应力传感器、变形传感器和孔压传感器将各自的信号输入到记录仪和数字采集系统中。

加荷方式和加荷频率:交通荷载是实际工程中的动荷载形式,一般为随机波。鉴于目前试验条件的局限性,近似的用正弦荷载来模拟交通荷载。交通荷载频率主要依据火车对轨道的振动频率来确定。加载的频率为f。从理论上讲,f为一系列频率的组合,与运行速度、车长、转向架、轴距等有关,对路基影响最大的频率是车辆通过的频率,即基本频率f=v/li,本次试验取加载频率为5
HZ。(速度按160km/h考虑)。

试验前拟定好试验方案,调试好仪器设备使其处于正常工作状态。然后按照国家现行标准,进行土试样的制备、施加静应力、进行振动、测记数据并进行分析处理等工作。

试样的制备按照水电《土工试验规程》(SL237-017-1999),,高度80mm,在土中掺入5%的水泥,%配制,具体方法同无侧限抗压强度的制样。养护采用标准养护,即试样放入恒温恒湿的砂中,养护7d,第8天开始试验。

试样在三轴室内安装后,先向压力室内施加一等向围压σ3,然后再在轴向施加静压力σ1,待试样固结稳定后,轴向施加等幅正弦动荷载±σd。模拟列车加载,加载的频率为f=5HZ。考虑到火车动荷载作用的短暂性,动三轴试验是在不排水条件下进行的。实验结果见表1。
表1 动应力-动应变数据表

在不同围压σ3下,水泥土的动应力(σd)-动应变(εd)关系,见图1。
水泥混合土的累积塑性应变随动荷载水平的增加而增加。围压为50 KPa时,临界动应力值约为140 KPa;围压为100 KPa时,临界动应力值约为210 KPa;围压为150 KPa时,临界动应力值为约400 KPa。随围压的增加,临界动应力值的增加幅度较大,相应的应变值减小。且初始变形以弹性变形为主,后塑性应变逐渐累积,曲线斜率逐渐增大