季節(jié)凍土區(qū)重載鐵路路基填料與路基變形特性研究.pdf

1、鐵路貨物運(yùn)輸?shù)闹剌d化已成為當(dāng)今世界鐵路發(fā)展趨勢(shì)。重載鐵路因其具有效益好、運(yùn)量大、效率高、能耗低等優(yōu)勢(shì)得到迅猛發(fā)展。中國(guó)屬于大陸性季風(fēng)氣候，大部分國(guó)土面積處于四季分明的季節(jié)性凍土區(qū)。季凍區(qū)重載鐵路路基經(jīng)歷反復(fù)的凍融循環(huán)作用，劣化鐵路路基填料的工程性質(zhì)，并可能引起路基變形過(guò)大或強(qiáng)度失穩(wěn)。目前，針對(duì)凍融循環(huán)條件下路基細(xì)粒填料的研究已做了較多工作。對(duì)于用于填筑重載鐵路路基基床的粗粒填料工程性能尚缺乏研究，特別是凍融循環(huán)對(duì)粗粒填料力學(xué)性質(zhì)的影響研

2、究鮮有報(bào)道。基于此，本文系統(tǒng)研究了凍融循環(huán)條件下鐵路工程路基A組填料的強(qiáng)度特征與變形規(guī)律，據(jù)此建立了路基填料的非線性本構(gòu)模型，預(yù)測(cè)了季凍區(qū)重載鐵路路基變形特性。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，針對(duì)鐵路路基A組填料，完成了凍融循環(huán)條件下路基填料力學(xué)性能的靜三軸試驗(yàn)。首先，對(duì)比了凍結(jié)填料與未凍填料，研究了凍融循環(huán)次數(shù)、填料含水量和密實(shí)度對(duì)路基填料的影響效應(yīng)，重點(diǎn)分析了路基填料的變形特征與強(qiáng)度特性。試驗(yàn)表明：凍融循環(huán)次數(shù)及含水量增加或

3、密實(shí)度降低，A組填料的強(qiáng)度也會(huì)降低，且影響較為顯著。并且，凍融循環(huán)后填料呈現(xiàn)出峰后軟化特性，且凍融循環(huán)次數(shù)、含水量、密實(shí)度及圍壓未對(duì)應(yīng)力－應(yīng)變曲線形式造成影響。
　　隨后，引入了凍融循環(huán)影響因子的概念，并將該因子采用統(tǒng)一的二次多項(xiàng)式的形式表示，構(gòu)建一種刻畫凍融循環(huán)效應(yīng)的路基填料軟化型非線性本構(gòu)模型?；陟o三軸試驗(yàn)結(jié)果，確定了模型的參數(shù)，并分析了不同因素影響下對(duì)模型參數(shù)的影響規(guī)律。結(jié)果表明：本構(gòu)模型較好地表示了凍融循環(huán)下路基 A組填

4、料的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系特性。
　　最后，針對(duì)巴準(zhǔn)重載鐵路DK97+457高路堤路基斷面狀況，采用構(gòu)建的填料的本構(gòu)模型，建立了季凍區(qū)重載列車荷載作用下路基變形分析的有限元模型，分析了凍融循環(huán)、含水量、密實(shí)度對(duì)重載鐵路路基變形的影響規(guī)律。研究表明：凍融循環(huán)次數(shù)、含水量及密實(shí)度對(duì)路基的變形均有影響，但影響范圍不大，大致在基床表面以下5m范圍內(nèi)，之后變形迅速衰減至0。
　　因此，路基上部的基床內(nèi)設(shè)置防凍層、隔水層等措施，提高施工水平，加