川藏铁路红层粗颗粒改良填料变形破坏机理及路基沉降评估

来源 :西南交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiangtaizhao
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着西部大开发战略的蓬勃发展,川藏铁路项目成为推动我国“一带一路”建设的关键工程,红层填料在路基工程中的合理应用已经成为了亟需解决的工程问题。红层在我国云贵川地区以及东南亚一带分布极为广泛,具有风化剥蚀严重、遇水易软化等工程特点,不宜直接用作路基填料。依托川藏铁路成雅(成都-雅安)段红层路基填料改良工程,将弱风化泥岩碎石按一定比例掺入红层黏土中以改善其颗粒级配及密实程度,获得满足铁路路基填筑要求的改良填料。通过现场取样及室内试验获得红层路基改良填料的相关试验结果,结合颗粒流软件PFC展开详细的数值模拟,建立相应的数值试验模型及路堤沉降模型,解释红层路基改良填料在静力荷载和循环动力荷载下强度和变形的细观机理,研究红层路基改良填料的变形破坏全过程及作为铁路路基的适应性,为红层地区铁路路基设计以及类似工程提供技术指导和参考。论文中开展的主要工作及研究成果如下:(1)阐述了颗粒流PFC3D软件的基本假设、计算原理及颗粒生成方法、围压伺服系统、加载方法等,改进了基于椭球表面形态的多面体构造法,提出了一种随机构造具有凹凸多面体形状的碎石几何模型方法,能更为准确地反应实际碎石形状,模拟真实碎石颗粒作用,为更好的研究红层改良填料的细观力学特性提供支撑。(2)在室内红层改良填料压缩试验的基础上,通过建立PFC3D压缩几何模型,研究红层改良填料不同类型的强接触力链在加载全过程时的占比情况及在峰值强度时概率密度分布规律,解释了影响红层改良填料强度的内在机理。结果表明含石量为50%的红层改良填料力学及变形特性最好,碎石与碎石的咬合接触最好,红层黏土相互黏结作为弱力链起辅助填充作用,体系内能形成有效的超强力链,支撑体系承受荷载作用;不同掺石量比例的红层改良填料力学特性优劣顺序为:50%>40%>60%;推荐在对川藏铁路红层黏土进行改良时,掺入50%的红层泥岩级配碎石作为路基填料。(3)通过对红层改良填料2进行室内剪切试验和PFC2D颗粒流模拟试验,深入研究了改良填料2的应力-应变特征曲线、剪切面形态特征及演化规律及能量转化规律。结果表明改良填料2在250k Pa、500k Pa、750k Pa轴压下的应力-应变曲线均呈应变硬化状态,且轴压增大,剪切带越宽,抗剪强度也越大;追踪试样中土体和块石不同类型的能量转换,并从能量的角度将改良填料2的剪切过程划分为三个阶段,揭示了红层改良填料大直剪试验过程中的细观机理。(4)利用PFC3D颗粒流分析软件,以红层改良填料2为研究对象,深入研究在列车循环荷载作用下改良填料2的滞回曲线、累积变形及动弹模的变化规律,较为全面的分析了改良填料2在循环荷载作用下的动力特性问题,结果表明:动应力幅值的增大,滞回圈表现为从直线到近似于“柳叶”形状;试样的动弹性模量,表现出应变越大衰减越严重的现象;而试样的阻尼比随着动应变的增大而增大;4种不同的动应力幅值导致试样表现出不同的变形破坏形式;围压的增大使试样的累积变形量变减小,表明围压可以降低试样的累积变形速率。(5)通过研究动载下红层改良填料2内部接触力链的大小和方向分布概率情况,提供了试样内部清晰、准确的内部受力细观机理,揭示改良填料2内部颗粒间接触力的传递演化规律。结果表明碎石-碎石接触对承担荷载起到主要作用,土颗粒起填充作用;动应力和围压对接触力链方向分布有着明显影响,法向接触力平均值玫瑰图的形状均大致呈“花生状”形态,随着动应力幅值增大而增大,垂直方向的接触力在增大,水平方向的接触力在减小,而围压对接触力链方向分布规律的影响主要表现在水平方向上,而对垂直方向影响较小。(6)通过PFC2D建立红层路堤数值模型,施加相应的火车荷载,从宏细观两个角度研究红层改良填料填方路基的发挥机理,在路基填筑施工阶段和列车荷载下路基的沉降较小,均满足工后沉降小于20cm规范要求;对列车荷载下路基内部接触力链变化情况分析,发现clump块石的存在能使路基本体部分内部刚度变大,向四周传递荷载的效应增强,体系内部应力分布更均匀,进而改善了路基的沉降情况。
其他文献
学位
随着我国城市群发展建设的逐步深入,轨道交通也实现了跨越式发展,运营模式由单一方式相对独立的运营管理向多方式综合运营管理方向转变,逐步形成了服务于城市群的区域轨道交通系统。轨道交通系统运营涉及部门多、人员设备及组织过程复杂,同时受限于空间布局和较高的客流密度。此外,轨道交通系统在日常运营过程中受到突发应急事件影响,产生应急客流,往往会造成轨道交通网络局部拥塞、运输效率低下甚至丧失运能等应急状况,客流
学位
传统生产调度的研究通常集中在确定性环境下,与问题有关的数据均是提前可知的。而实际生产调度中,存在工件的加工时间随其开始加工时刻变化而变化的现象,类似这样的生产调度问题被称作“具有工时恶化效应的生产调度问题”。另一方面当前生产调度的经济指标与自然环境的关系不断变化,资源和能源的合理利用以及分配对企业的生存和可持续发展至关重要。改进传统生产管理方式,利用现代化调度技术合理利用以及分配调度资源,实现能耗
车轴轮座过盈配合部位的微动疲劳损伤,是车轴失效的主要因素之一。运营一定里程的铁路轮轴在退轮检修时偶尔会发现微动疲劳裂纹。为保证含微动裂纹的漏检车轴能正常运行至五级修里程(120万km),需完成微动疲劳裂纹的扩展寿命预测,即论证裂纹扩展至车轴失效时的运营里程。针对上诉需求,本文开展了铁路车轴轮座微动疲劳裂纹扩展的仿真研究。首先,对失效车轴进行取样观察,获得了车轴轮座部位的轮廓变化以及微动疲劳裂纹的基
在液压换向阀的应用中,存在偏远地区设备和便携式设备受能源限制、医疗生化分析仪器和海空特种装置等精密系统对温升敏感等特殊工况,采用多稳态电磁换向机构是有效的解决措施之一。但机构较快的换向速度使得阀口关闭时间较短,管路产生液压冲击,影响元器件使用寿命和系统可靠性,可通过磁流变阻尼装置产生可控阻尼力调节阀口关闭速度。以三位四通液压换向阀为基础,提出一种三稳态电磁换向机构,辅以内绕型“剪切-阀”式磁流变阻
随着社会现代化进程的不断加快,我国对金属材料的需求十分旺盛。但是,因其服役环境复杂,经常伴随腐蚀的发生,对于安全生产造成了严重危害。因此,金属材料的腐蚀防护受到了许多研究人员的关注。在众多金属材料中,Q235钢是一种应用较为广泛的低碳合金钢,因其具有良好的延展性和机械强度等性能,常用于建筑、交通和机械设备等领域。目前,国内外对于钢铁材料的腐蚀防护主要采用镀铬和镍等无机涂层技术,但均存在明显的局限性
目的:5G云端技术支持下的CIED植入术术中远程参数测试是一种全新的术中参数测试方式,本研究通过比较远程参数测试和传统术中参数测试两种方法来验证远程参数测试的安全性和有效性。方法:纳入2020年10月至2021年1月于西南交通大学附属成都市第三人民医院行CIED植入术的患者,根据患者术中参数测试方式,将患者分为实验组(远程参数测试组)和对照组(传统术中参数测试组)。术中参数测试包括心房和心室的感知
学位
王建民先生作为二十世纪八十年代以来最具有代表性的民族音乐作曲家之一,为我国民族音乐发展做出了巨大的贡献。《第二二胡狂想曲》是王建民先生以湖南地方风格为素材进行创作的二胡曲,作者将传统的民间音乐素材与现代创作技法相融合,色彩鲜明、曲调独特,比起传统的二胡作品,有着更为鲜明的特色和复杂的技巧,对二胡艺术的快速发展及为新一代民族音乐创作者在怎样创新和发展现代民族音乐作品上提供了新思路。《第二二胡狂想曲》