大何铁路基床底层细砂填料水泥改良试验研究

论文摘要

正在建设的大塔至何家塔铁路位于内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗境内,地处鄂尔多斯高原和库布其沙漠东部的过渡带,线路全长140公里,线路多以填方形式通过,根据沿线勘察情况,地表多分布厚度不等的第四系全新统风积细砂,B组填料严重缺乏。细砂由于其组成、结构和物理状态的特殊性,引起细砂作为地基土和填料时的一些工程使用性能不易满足工程设计和使用的相关要求,主要表现在压实性能比较差、作为填料的整体稳定性能较差、作为地基土在一定条件下会产生液化、容易受到水流冲刷破化等。因此,如何合理、有效利用细砂作为路基填料,降低工程整体投资,成为工程建设中一个必须面对的问题。本文根据相关规范要求和线路的设计资料,进行了以下几方面工作：(1)总结了风积细砂的物理力学特性,着重对细砂的强度特性、砂土的液化进行了比较深入的分析。(2)对国内外改良土进行调研,论述了水泥改良和石灰改良的机理及各自的改良特点。对比改良的各种方案,提出了对细砂实施水泥改良的方案。(3)通过室内试验,对原状细砂进行基本的物理特性的相关试验。对水泥改良土进行物理、力学性能的试验研究。得出水泥改良细砂土的必要性和合理性。(4)依据试验得出的结果,进行有限元数值模拟,按照水泥的不同掺量和基床不同的改良厚度,对比分析不同情况下路基工程的总沉降和工后沉降情况,得到相关水泥改良细砂填筑路基基床时最合理的水泥掺量和改良填筑厚度。(5)依据室内试验和有限元的计算模拟数据,为类似工程的设计、施工提供理论指导,提出细砂改良土填筑路基的施工控制和质量检测方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1. 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究内容
• 1.3 研究目的
• 2. 细砂的特性
• 2.1 风积细砂的物理性质
• 2.2 风积细砂的力学性质
• 2.3 砂土的强度分量
• 2.4 砂土的强度特性
• 2.5 砂土振动液化
• 2.5.1 砂土液化造成的灾害
• 2.5.2 影响砂土液化的主要因素
• 2.5.3 防止砂土液化的工程措施
• 3. 路基土填料改良
• 3.1 国内外路基改良填料的发展与应用
• 3.2 改良土介绍
• 3.2.1 水泥改良土
• 3.2.2 石灰改良土
• 3.2.3 水泥改良土的特点
• 3.2.4 石灰改良土的特点
• 3.3 改良方案的选取
• 3.3.1 远运土方案
• 3.3.2 改良土做填料方案
• 4. 填料室内试验研究
• 4.1 试验方法
• 4.2 试验结果
• 4.2.1 扰动细砂土样的试验
• 4.2.2 击实试验
• 4.2.3 压缩试验
• 4.2.4 无侧限抗压强度
• 4.2.5 三轴剪切试验
• 4.3 试验结果分析
• 4.3.1 压实度对改良土强度的影响
• 4.3.2 养护龄期对改良土强度的影响
• 4.3.3 水泥掺入量对改良土强度的影响
• 5. 路基变形的数值计算分析
• 5.1 本构模型
• 5.1.1 土的本构模型和单元平衡方程
• 5.1.2 土工格栅的本构模型和单元特性
• 5.1.3 接触面的本构模型与二维接触面单元的平衡方程
• 5.2 计算模型及参数
• 5.2.1 几何模型及荷载设置
• 5.2.2 有限元模型
• 5.2.3 计算模型
• 5.3 计算结果与分析
• 5.3.1 不同改良厚度下路基的变形分析
• 5.3.2 不同掺量下路基的变形分析
• 6. 改良土施工技术
• 6.1 试验段简介
• 6.2 机械配置
• 6.3 施工要求及施工工艺
• 6.3.1 施工要求
• 6.3.2 施工工艺
• 6.4 施工注意事项
• 6.5 质量控制及验收
• 6.5.1 质量控制
• 6.5.2 检验
• 7. 结论和展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果