不同服役环境下高速铁路膨胀土路堑基床振动特性模型试验

为研究铺设半刚性防水结构层的膨胀土路堑基床的振动特性,在实验室内进行1∶1大比例尺模型试验,对基床在干燥、降雨和地下水位上升3种服役环境下以4 Hz频率分别进行100×104次激振,监测路堑基床不同位置的加速度和速度响应。结果表明:在相同循环动力荷载作用下,服役环境对新型基床结构的振动加速度和速度大小具有显著影响,但对二者沿基床深度方向的衰减规律影响不大;与干燥服役环境相比,路基面的加速度和速度增长幅度在降雨服役环境下分别为35%和20%,地下水位上升时分别为45%和23%。     

高速铁路膨胀土路堑全封闭基床动力特性现场试验

膨胀土路堑基床病害是铁路建设中的难题之一。在分析膨胀土地区路堑基床病害特点和产生机理基础上,开展了半刚性防水结构层研发和全封闭基床设计工作。为研究新型基床结构的动力特性,在云桂铁路典型膨胀土路段填筑了100 m全封闭基床试验段,并进行大型现场激振试验。试验结果表明：①动应力、速度和加速度大小与基床服役环境有关,基床浸水后三者在干燥状态的基础上均出现不同幅度增大;②路基面动位移随距离的增加呈幂函数型衰减,其衰减拟合曲线函数表达式为y=0.562x^(-0.37);③基床动应力与激振频率关系曲线存在“双峰”现象,峰值频率分别为10 Hz和18 Hz;④激振频率位于16～21 Hz范围内时,速度和加速度随频率增加而迅速增大,其余频段二者随频率的变化不明显。     

列车动力荷载作用下路基土动力变形分析

结合列车运行的相关参数,在室内对路基土样进行动三轴试验,对路基土体在动荷载作用下的变形进行分析.试验结果表明:路基土体存在临界动应力,当列车产生的动应力小于土体临界动应力时,路基变形不会产生破坏,不同动应力作用下,路基土变形规律相似,在振动的前期,变形约占总变形的60%,随着振动次数的增加,变形将趋于稳定.当列车产生的动应力大于土体临界动应力时,路基变形将产生破坏.     

路基压实黄土动力特性的试验研究

 在大量动三轴试验的基础上,对压实黄土的动力特性进行研究。试验结果表明：压实黄土的动应力–应变曲线在一定条件下近似为双曲线模型,并得到部分试样的模型参数取值。压实黄土动弹性模量随着动应变的增加而减小,逐渐趋于稳定,并且在不同干密度、不同含水率及不同围压状态下变化趋势基本相同。阻尼比受含水率、固结应力比、干密度及围压等因素的影响,综合反映为随动应变的增加而增加,取值为0.2～0.3,但离散性较强。振陷变形与干密度、含水率及荷载作用次数有着密切关系,干密度愈大,含水量越小,振动次数愈大;在同等的应力条件下,振陷变形愈小,并且存在一临界动应力。当动应力小于该值时,振陷变形较小,与动应力近似线性关系;当动应力大于该值时,振陷变形增加较快,呈现明显的非线性。     

高铁无碴轨道红粘土路堑基床动响应测试与分析

针对武广高铁无碴轨道红粘土路堑基床的动力稳定性问题,在现场进行基床动响应测试,获得了振动速度、振动加速度、动应变、动应力最大值及其在竖向及横向测试断面上的变化规律。探讨了竖直深度、水平距离、行车线路、轨道类型对路堑基床动响应的影响。结果表明：动响应随深度增加近似按指数函数衰减,随水平距离的增加按倒＂V＂字形（右线车）或...     

合宁快速客运专线膨胀土不同刚度路堤振动特性研究

通过合宁快速客运专线膨胀土地段的现场动力试验,分析不同匹配刚度路堤在模拟列车动荷载作用下的工程特性。不同刚度路堤的测试结果表明:(1)不同刚度路堤动应力变化基本相同,基床范围内实测动应力与理论计算结果较接近;(2)弹性变形差异小,分别为0.32和0.29mm;(3)基床表层级配碎石受水或饱水后基床系数会显著降低,动刚度系数约为317MPa/m,暴雨后下降到220MPa/m;(4)塑性变形在加载开始阶段变化较快,振动150万次后塑性变形分别为0.9和1.1mm,塑性变形主要由级配碎石产生,改良土基本没有塑性变形。     

红黏土临界动应力与高铁无碴轨道路堑基床换填厚度

针对武广高速铁路无碴轨道红黏土路堑基床长期动力稳定与换填厚度问题，利用改造后的应力控制式动三轴仪，研究了循环荷载作用下原状结构红黏土动应变随振次的变化规律，获得了11种试验条下原状结构红黏土临界动应力。按曲线走势特征，红黏土
曲线可分为衰减型、临界型、破坏型3类，具有与其它黏性土相同的曲线型式。基于室内动力试验及现场动响应测试成果，采用临界动应力法初步评价了武广高速铁路无碴轨道红黏土路堑基床的长期动力稳定性，给出了相应的基床换填厚度最小值。探讨了含水比、围压、固结比对红黏土临界动应力及路堑基床换填厚度的影响，通过多元线性回归得到了两个简单实用的经验估算公式。红黏土临界动应力随含水比的增大线性减小，随围压、固结比的增大线性增大。基床换填厚度随含水比的增大线性增大，随围压的增大线性减小，固结比对基床换填厚度的影响就本次试验成果而言还不明显。研究成果为我国高速铁路无碴轨道路堑基床长期动力稳定性评价及换填厚度的确定提出了新的思路和方法，也为红黏土动力特性的深入研究积累了宝贵的第一手资料。     

膨胀土(岩)路堑施工中应重视的几个问题

针对膨胀土吸水性显著、膨胀软化、失水急剧收缩开裂及往复湿胀干缩的特性,从土石方开挖、基床换填、坡面植被快速恢复三方面,探讨了膨胀土路堑施工应重视的事项,从而避免膨胀土路堑病害的发生。     

膨胀土路堑施工及改良工艺研究

通过介绍膨胀土路堑基床底层土质改良施工工艺及特点。对改良土的施工工艺进行分析,把目前的改良工艺用到膨胀土路堑的施工中,并在实践中进行完善,希望能够对膨胀土改良施工起到技术交流和推广的作用。     

冻融循环后高温冻结粉土在循环荷载下的动力特性试验研究

对经过10次冻融循环的青藏人工冻结粉土试样在-1℃恒温状态下进行了3Hz和5Hz两种加载频率、不同动应力幅值的单轴循环动荷载压缩试验。试验结果表明:冻融循环后高温冻结粉土的累积应变随着振动次数的增加呈增长的趋势,在相同的振次时,动荷载应力幅值越大,累积应变越大;频率越高,临界动应力越小;初始阶段应变速率随时间的增大而减小,但随着振动时间的增加,破坏型曲线的应变速率达到一个最小值后开始增大,稳定型曲线的应变速率则在一定幅度的范围内波动;在振动时间相同时,动应力幅值越大、动荷载振动频率越高,应变速率越大;动应力幅值越大,破坏应变越大,破坏时间越短;同一动应力幅值下,频率越高,破坏时间越短。     

铁路路基下膨胀土地基浸水响应现场试验

在工程建设中,膨胀土大都属于非饱和土范畴。对高速铁路无砟轨道路基而言,膨胀土的胀缩变形可能加剧线路的不平顺性,影响高速铁路的正常运营。为研究铁路路基荷载下非饱和膨胀土土层在人工浸水后的变形特征,结合云桂铁路建设,设计并开展了铁路原型路基荷载下膨胀土地基现场浸水试验,并监测了从路基填筑开始到人工浸水结束时膨胀土地基与路基本体变形及浅层土水分的时程变化。试验结果揭示了膨胀土地基浸水饱和后的极限相对膨胀量、膨胀变形沿路基横向与地基深度的分布规律以及地基表面膨胀变形沿路基本体的衰减特征。基于试验成果,初步提出了以路基表面膨胀变形为0作为控制标准确定路基临界填高的设计思路。现场试验的设计原则与实施方法也可为今后研究铁路路基下膨胀土地基胀缩特性提供参考。     

浸水粉土路基竖向稳定性模型试验研究

针对黄河冲积平原区低矮粉土浸水路基进行足尺模型试验研究,主要研究了不同浸水条件下,粉土路基在分级循环荷载作用下的受力、竖向变形特性。研究证明：黄泛区粉土路基具有强烈的毛细现象和水敏特性;新建及浸水粉土路基中路床区附加应力值较大,后沿深度急剧减小;浸水路基强度衰减现象明显,超载作用下,弹、塑性变形显著,且变形值随着浸水水位的上升而不断增大;路基塑性变形易在饱水区积聚发生,该区域在低应力水平下亦会产生较大的塑性变形。     

车载下地基差异沉降对地铁隧道结构的影响分析

当地铁隧道地基存在差异沉降时,轨面在车载作用下会产生相应的不平顺,进而影响乘车的舒适度和行车的安全性。将地基视为弹性半空间,采用余弦函数模拟地基差异沉降槽,基于既有二系悬挂的车辆模型,建立车-轨-隧道-地基耦合模型,分析不同车速、差异沉降值、轨道-地基条件的组合情况下,钢轨支撑反力和隧道下卧土体竖向位移的变化规律。结果表明:随沉降槽深及车速的增加,轨下支撑反力及隧道下卧土体的变形显著增加,且随车速及轨下支撑刚度增大,沉降槽的影响也愈加明显;隧道结构及下卧土体变形随土质条件变化趋势受沉降槽深的影响较小。     

模拟路基动力响应的原位激振试验研究

动荷载下路基动力响应规律是研究路基长期动力稳定性的基础。采用自行研制的分离式变频激振器,开展铁路路基动力响应的模型试验,研究不同激振频率、动载水平下铁路路基本体的动力响应规律,掌握石灰改良土+粉质黏土填筑的铁路路基本体的共振频率约为25 Hz,路基表层的振动加速度、动应力随着激振频率的增加而显著增大;弄清了振动加速度、动应力沿深度和水平方向的变化规律,两者在主要影响深度1.5 m处已衰减90%,表明其沿深度方向的衰减速度较无砟轨道路基情况下快,而两者沿水平方向的变化受到应力扩散效应的影响,在浅层水平面会迅速衰减,而一定深度(0.7 m)处反而比较稳定,反映了路基动力响应的空间变化特征。     

高速铁路红层软岩路基时效上拱变形机制研究

红层软岩地区高速铁路路基在运营期出现持续上拱变形,已成为当前阻碍我国高速铁路发展的又一关键因素,为揭示引起红层软岩地基时效性上拱变形机制,以西南地区某典型红层软岩深挖路堑路基上拱变形病害工点为依托,在现场工程地质与水文地质调查分析的基础上,结合基底地应力测试、红层软岩的吸水膨胀性试验和不同水理条件下的蠕变性试验结果,从地基岩体赋存的水、力环境、红层泥岩的时效性膨胀特性和水-力耦合蠕变特性角度,建立红层软岩地基分层变形机制模型,并系统分析地基短期、中期和长期上拱变形机制和特征。研究成果表明:(1)上拱区段属红层泥岩夹薄层砂岩的近水平地层结构,开挖法向卸荷引起浅层岩体微观裂隙松弛而视显,深层岩体仍为完整,地基岩体水平切向应力显著增大导致路基变形具有明显的结构效应;(2)侧向约束轴向自由下,红层泥岩吸水的时效性变形特征与其岩性及结构特征有关;(3)红层泥岩在低应力状态下即表现出典型的三阶段蠕变变形特征,且轴向应力越小,蠕变应变比越大;(4)水-力耦合作用下红层泥岩蠕变特性更为显著,大量级卸荷情况下上拱蠕变显著增大,蠕变稳定持续时间增长;水汽-力耦合作用下仍会出现显著的蠕变变形,蠕变稳定持续时间更长,总蠕变应变相对减小;(5)根据不同层位岩体的变形机制,将红层软岩地基划分为大气影响层(C1)、水汽-力耦合变形层(C2)、水-力耦合变形层(C3)和水-力耦合封闭层(C4)。路基短期变形主要由C1层岩体引起、中期变形由C3和C4层岩体引起、长期变形由C2层岩体引起。研究成果可为红层软岩地区高速铁路路基时效性上拱变形风险评估、预测及工程控制措施的设计提供理论支撑或参考。     

Monopilegründungen von Offshore‐Windenergieanlagen – Zum Ansatz der Bettung

Monopile foundations for Offshore‐Wind Power Plants – approach of subgrade reaction. The large moments and horizontal forces and their cyclic occurrence represent a special challenge to the prognosis of the deformations of Monopiles as a foundation of offshore wind energy plants. The conventional procedures for the computation of the horizontal pile bearing capacity and deformation, subgrade reaction procedure and API procedure, are compared with the results of a 3D‐FE analysis for a system with exemplary dimensions, soil conditions and loads. It is shown that the conventional procedures for the prognosis of the deformations in the serviceability limit state, thus clearly underneath the maximum load, for this example are insufficient. The distribution of the subgrade reaction modulus over the depth is sufficiently approximated with none of these procedures. Moreover the change of the subgrade reaction modulus is investigated for several cycles swelling and alternated loads. The modulus of subgrade reaction, referred to the initial pile position, changes especially under swelling loads for each loading cycle. The displacement of the pilehead still increases after 20 cycles. The modulus of subgrade reaction derived from the oedometric soil stiffness does not produce an accurate prognosis of the pile deformation particularly for cyclic loads. For this purpose further investigations are necessary.     

高速铁路路桥过渡段振动特性试验研究

通过某高速铁路试验段现场动载试验,测试过渡段不同断面、不同深度处路基的动应力、弹塑性变形和路基综合动刚度,分析在模拟列车动荷载作用下的动态反应和工程特性。测试结果表明:①级配碎石基床表层对过渡段路基动应力的衰减效果明显,基床表层动应力衰减系数沿纵向逐渐减小,基床底层则逐渐增大;②各断面弹塑性变形主要集中在基床表层,沿纵向呈增大趋势,沿深度逐渐减小;③路基综合动刚度与基床表层、底层、路堤本体的刚度有关。过渡段路基从动应力传递规律、弹塑性变形、路基综合动刚度等方面起到了过渡作用。