黃土地區(qū)高速鐵路路基填料的改良試驗研究.pdf

1、為了促進我國西部經(jīng)濟的發(fā)展，高速鐵路在西北地區(qū)掀起了一股新的建設(shè)熱潮。高速鐵路能夠極大的改善我國西部的交通運輸能力，促進西部經(jīng)濟的發(fā)展，對東西部的經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展具有重大的意義。高速鐵路列車的速度快，在運行時必須保證其平穩(wěn)性和安全性，因此對鐵路路基的要求更嚴格，而鐵路路基質(zhì)量的好壞與路基填料工程有著直接的關(guān)系。黃土廣泛分布在我國西北部，填筑鐵路路基的優(yōu)質(zhì)填料十分匱乏，若高速鐵路都采用優(yōu)質(zhì)填料，將會大大提高建設(shè)的工程成本。因此，對黃土進行改良

2、，使改良黃土能夠滿足高速鐵路路基填料的要求，從而達到節(jié)約資源和降低施工成本的目的，加快黃土地區(qū)高速鐵路的建設(shè)。
　　傳統(tǒng)改良材料有生石灰和水泥，生石灰改良黃土的早期強度不高且水穩(wěn)定性較差，水泥改良黃土的造價較高。為了節(jié)約資源降低成本，采用廢棄物礦渣粉和脫硫石膏作為黃土的改良材料是一種使用研究方向。一般而言，幾種改良材料聯(lián)合改良黃土要比單一改良材料改良黃土的效果好，因此本文首次提出采用礦渣粉、脫硫石膏和生石灰三種改良材料聯(lián)合改良黃土

3、，其中礦渣粉為10％、20%，生石灰5%、8%、10%，脫硫石膏為3%、6%、9%，通過不同的配合比來改良黃土，希望能夠解決石灰改良黃土的耐水性較差和早期強度較低的問題，且保證強度能夠達到水泥改良黃土的強度，從而能夠替換水泥來改良黃土，達到降低成本的目的。
　　本文以寶雞至蘭州客運專線蘭州樞紐工程的黃土為研究對象，對取樣的原狀黃土和重塑黃土以及礦渣粉、脫硫石膏、生石灰聯(lián)合改良的黃土進行了一系列的室內(nèi)試驗，主要包括液塑限試驗、壓縮試

4、驗、濕陷性試驗、三軸剪切試驗、無側(cè)限抗壓強度試驗和浸水試驗等，結(jié)合Midas/GTS軟件建立無砟軌道路基模型進行數(shù)值模擬分析，研究了原狀黃土、重塑黃土和改良黃土的工程性質(zhì)，取得了一些有價值的研究成果。
　?。?）《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》(TB10621-2009)要求寒冷地區(qū)的高速鐵路路基基床底層填料的7d無側(cè)限抗壓強度達到550kPa，試驗結(jié)果表明，未經(jīng)改良的黃土不能作為路基填料在高速鐵路路基工程中使用。
　　（2）摻入礦渣粉

5、20%，生石灰5%、8%、10%，脫硫石膏為3%、6%、9%的改良黃土（編號1-9）的室內(nèi)試驗結(jié)果為：液塑限較重塑黃土有較大幅度的增大，塑性指數(shù)比重塑黃土??；粘聚力和內(nèi)摩擦角較重塑黃土均有較大的提高，抗剪強度較高；濕陷性得到消除，壓縮系數(shù)均小于0.1MPa-1，屬低壓縮性土；7d無側(cè)限抗壓強度值均遠遠大于0.55MPa，并且抗壓強度隨著齡期的增加而增大，28d抗壓強度最大達到4.72MPa；齡期28d的改良黃土浸水24h后的強度最大達到

6、2.93MPa，具有一定的耐水性，能夠滿足高速鐵路路基填料的要求。
　?。?）摻入礦渣粉10%，生石灰5%、8%、10%，脫硫石膏為3%、6%、9%時，改良黃土(編號10-18)的試驗結(jié)果為：粘聚力和內(nèi)摩擦角較重塑黃土仍然有很大的提高，與改良黃土（編號1-9）相比，粘聚力和內(nèi)摩擦角都有一定的下降，說明礦渣粉的減小會影響到改良黃土的抗剪強度；7d無側(cè)限抗壓強度均大于0.55MPa，能夠滿足高速鐵路路基填料的要求，28d浸水24h后的

7、強度最大為1.64MPa，軟化系數(shù)比改良黃土（編號1-9）的小，說明耐水性沒有礦渣粉為20%的改良黃土高。綜合比較編號為1-18的改良黃土試樣的力學性質(zhì)，在滿足高速鐵路路基填料要求的前提下，編號6（礦渣粉20%、生石灰10%、脫硫石膏6%）改良黃土的效果最好。
　?。?）以不同配合比的改良黃土作為填料填筑在鐵路路基工程中，利用Midas/GTS軟件建立高速鐵路無砟軌道路基模型，模擬分析鐵路路基在自重、上部靜荷載作用下的沉降量，計算