重載鐵路路基土動(dòng)力濕化特性研究

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1、密級(jí)：公開(kāi)工學(xué)碩士學(xué)位論文重載鐵路路基土動(dòng)力濕化特性研究AStudyonDynamicWettingCharacteristicsofHeavyLoadRailwaySubgradeSoil培養(yǎng)單位：土木工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)：巖土工程研究生：韓博文指導(dǎo)教師：馮懷平副教授二○一八年六月獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得石家莊鐵道大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意

2、。簽名：日期：關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明本人完全了解石家莊鐵道大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)部門(mén)送交論文的復(fù)印件和電子版本，允許論文被查閱和借閱，同意學(xué)校將論文加入《中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》和編入《中國(guó)學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》。本人授權(quán)石家莊鐵道大學(xué)，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文，可以公布論文的全部或部分內(nèi)容。(保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定)作者簽名：日期：導(dǎo)師簽名：日期：摘要為了提高鐵路的貨物運(yùn)輸能力我國(guó)大力開(kāi)展重載鐵路的擴(kuò)能改造建設(shè)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)在一些重載既有線鐵路中，由于自然降雨和列車(chē)動(dòng)載的耦合作用會(huì)引起諸多與水有關(guān)的路基病害例如翻漿冒泥、路

3、基垮塌、路基不均勻沉降等，這些問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了我國(guó)鐵路擴(kuò)能改造建設(shè)的發(fā)展。因此研究重載鐵路路基土在浸水與循環(huán)荷載耦合作用下的動(dòng)力濕化特性對(duì)于分析病害機(jī)理，有效預(yù)測(cè)路基變形有著重要意義。本文研究是在國(guó)家自然科學(xué)基金“既有線開(kāi)行大軸重列車(chē)路基動(dòng)力濕化變形機(jī)理及適應(yīng)性研究”的資助下進(jìn)行的，利用GDS動(dòng)三軸儀結(jié)合自行研制的常水頭馬氏瓶進(jìn)行了浸水作用下的動(dòng)力濕化試驗(yàn)研究，動(dòng)三軸儀施加循環(huán)荷載，馬氏瓶實(shí)時(shí)補(bǔ)水，以模擬路基在降雨與列車(chē)動(dòng)載的耦合作用下的實(shí)際狀態(tài)?？紤]到實(shí)際路基會(huì)經(jīng)歷復(fù)雜浸水過(guò)程，又研究了浸水過(guò)程對(duì)路基土動(dòng)力濕化特性的影響。為了有效預(yù)測(cè)路基在浸水與循環(huán)荷載耦合作用下的變形，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在修正

4、Iwan串聯(lián)模型的基礎(chǔ)上提出了一個(gè)考慮濕化與循環(huán)荷載耦合作用的動(dòng)力濕化模型。文章的主要工作與研究成果如下：(1)對(duì)多處病害路段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，了解病害現(xiàn)場(chǎng)的情況并取回土樣，對(duì)取回的土樣進(jìn)行基本物性試驗(yàn)確定土樣性質(zhì)和基本物理參數(shù)，分析產(chǎn)生路基病害的主要原因并確定進(jìn)行動(dòng)力濕化試驗(yàn)的土樣。(2)改進(jìn)GDS動(dòng)三軸儀，使之可以在施加循環(huán)荷載的同時(shí)進(jìn)行浸水。利用改進(jìn)的儀器進(jìn)行了浸水作用下的動(dòng)力濕化試驗(yàn)，研究了土體在動(dòng)力濕化過(guò)程中的應(yīng)變、浸水量、滯回曲線、阻尼比和動(dòng)彈性模量以及骨干曲線的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)應(yīng)變隨動(dòng)應(yīng)力幅值的增加而增加，各級(jí)動(dòng)應(yīng)力幅值下的穩(wěn)定后的應(yīng)變?cè)隽肯嗖罴s0.3%，浸水量隨動(dòng)應(yīng)力幅值的增加而減

5、小，滯回圈會(huì)因應(yīng)變累積和應(yīng)變軟化而出現(xiàn)右移和斜率降低，動(dòng)彈性模量和阻尼比隨振次基本呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。因此對(duì)于擴(kuò)能改造后列車(chē)軸重增加較大的線路將承受更大動(dòng)應(yīng)力，此時(shí)伴隨浸水作用會(huì)使路基產(chǎn)生較大變形，有發(fā)生破壞的危險(xiǎn)，要尤為注意。(3)進(jìn)行了不同浸水過(guò)程下的動(dòng)力濕化試驗(yàn)，研究了不同浸水過(guò)程下路基土的應(yīng)變、滯回曲線、軟化指數(shù)、動(dòng)彈性模量和阻尼比的變化規(guī)律。結(jié)果表明浸水過(guò)程對(duì)土體的應(yīng)變、滯回圈、軟化指數(shù)的變化都有顯著影響，動(dòng)彈性模量和阻尼比整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，在局部會(huì)有波動(dòng)。路基在經(jīng)歷不同浸水過(guò)程后會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜變形，尤其是在擴(kuò)能改造前后均經(jīng)歷浸水作用，路基的變形會(huì)有較大發(fā)展必須引起足夠重視。(4)依據(jù)修正I

6、wan串聯(lián)模型建立了考慮浸水與循環(huán)荷載耦合作用的動(dòng)力濕化模型，編寫(xiě)計(jì)算程序，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了模擬，擬合度較好，利用該模型能夠較好預(yù)測(cè)土體在長(zhǎng)期循環(huán)荷載作用下的動(dòng)力濕化變形。關(guān)鍵字：重載鐵路；動(dòng)力濕化；滯回曲線；Iwan串聯(lián)模型；浸水過(guò)程AbstractInordertoimprovetheabilityofrailwaytransportation,ourcountryisvigorouslydevelopingthecapacityexpansionandreconstructionofheavyhaulrailway.Butafterthesceneinvestigationfoundt

7、hatinsomeexistingheavyhaulrailway,thecouplingeffectofnaturalrainfallandtraindynamicloadwillproducelargedeformationofsubgrade,causedalotofwaterdiseasesofsubgradesuchasmudpumping,embankmentcollapse,unevensett