重载铁路路基湿化动力性能试验研究

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1、重载铁路路基湿化动力性能试验研究第一章绪论1.1引言随着经济的不断发展，能量需求日益增大，对于铁路运输能力的要求不断提升，从而促进了重载铁路的蓬勃发展。在国际上，从上个世纪60年代，美国、加拿大、巴西、南非和澳大利亚等一些矿石、煤炭等货物运输量很大的国家重载铁路发展迅速。1986年国际铁路重载运输会议在加拿大召开，会议中对于重载铁路在经济建设中的作用给予了充分的肯定。会议上确定了重载铁路的标准，规定：重载铁路列车重量最少不得小于5000t。1994年6月召开的国际重载会议对于重载铁路的定义进行了补充，规定重载铁路还需满足一下条件：在长度不小于150km的线路段上年运量达到2000000t或者

2、正常开行或准备开行的列车轴重不小于25t。自1985年以来，我国重载铁路也有了很大的发展，我国现运行和正在修筑的重载铁路中代表性的线路有大秦线、朔黄线、中南重载铁路和张唐铁路等。2007年我国重载运输就实现3109t的年运量，我国现运行的C80轴重达25t，其延米重量达7t，单车最重达20000t。图1-1为我国大秦线重载铁路年运量发展趋势。.1.2国内外研究现状路基病害的产生和发展，水是最重要因素之一。仅有产生路基病害的土质、岩性因素，若没有足够的水的影响和作用，路基病害是不会发生的。我国既有线重载铁路常年在反复动荷载及雨水冲刷下路基病害大量出现，如路基下沉、翻浆冒泥、外挤变形、道砟囊和冻

3、害等路基病害。国内外对于重载铁路路基病害的研究主要集中在病害机理上，但取得的成果并不显著。研究还需进一步进行。对于在水的作用下的重载铁路路基病害的研究还可以借鉴国内外学者对于普通铁路及高速客运专线的病害研究。KatayamaM[1]曾对日本东海新干线道床板结路基病害进行了研究，认为：道砟板结是由于道砟小碎块填充了道砟空隙，在水的作用下小颗粒的胶结作用和干燥的道砟压成密实道砟板结块。并在此基础上讨论了整治道砟恶化的措施。ZarembskiA.M[2]认为路基病害的原因可归于三种，分别为：列车的动荷载、轨道和列车的重力静载及水因素的影响。不同原因引起的路基病害不同。周锡九[3]曾对铁路基床产生的

4、各种病害及病害产生机理进行了研究，按照病害发生的部位将路基病害进行分类。综合分析了引起路基病害各种因素，影响因素包括：路基填土的性质、上部荷载状况、水的作用和气候条件等。杨新安[4]通过对地质雷达图像的判别，提出翻浆通道的概念，揭示了路基翻浆冒泥沿路基线路纵向和深度方向的分布规律。杨新安[5]通过采用轻便动力触探和室内土工试验的方法，对于曲线铁路路基下沉病害进行了检查和分析，分析表明：路基下沉病害的发生、发展是土质条件、长大道砟陷槽和连续强降雨共同作用的结果。刘林生[6]曾通过地质条件等分析了武九铁路路基病害的成因，路基病害主要有：翻浆、基床下沉及外挤变形等，其原因主要是土质不良、排水不畅、

5、列车振动等，针对不同的病害采用换填中粗砂、加设机密桩和铺设土工合成材料等措施，收到了良好的效果。刘瀚强[7]对于铁路道床的翻浆冒泥病害进行了研究及提出了一些整治措施，将翻浆冒泥病害成因从三个方面进行了分析。路基土质是形成翻浆冒泥的内因，动荷载的冲击作用是路基翻浆冒泥的外因，水是翻浆冒泥的诱发因素。指出在降雨较多或地下水位较浅的地区，若地表排水设施不良，致使基床土含水率提高，破坏土体在固态状态下的物理力学性质，促使了病害的产生和发展。并且提出拦截地下水、疏干地下水、降低地下水和封闭地下水等措施防治路基翻浆冒泥。..第二章大轴重条件下重载铁路路基现场动态测试试验2.1朔黄铁路概况朔黄铁路西起山西

6、省神驰南站，与神朔铁路连接，东至河北省黄骅港，总线长600km。设计为国家I级干线，双线电气化铁路，限制坡度千分之十二，机车为SS4,到发线有效长1050m，重载铁路，设计年运量为6800000t。朔黄铁路沿线设有神驰南站、宁武西、龙宫、北大牛、原平南站、西柏坡、灵寿、安国、河间、沧州西和黄骅港站等四十多个车站。钢轨类型为75kg特重型钢轨。曲线段最小半径一般为800m，局部困难地段曲线段最小半径不小于400m。神木北至黄骅港、神木北至朔州方向为重车，朔州到神木北、黄骅港到神木北为轻车。目前运行列车类型为C64K、C70A和C80。其轴重分别为21t、23t和25t。即将运行的C96其轴重为

7、30t。朔黄铁路路基根据基床土的性质情况，将路基面做成平面或设置路拱，非渗透土路基设置三角形的路拱，单线路拱高为0.15m，双线路基路拱高0.2m，底宽与路基面等宽；岩石和渗水土路基做成平面。该段为西煤东运的主线路之一，随着运量不断增大，路基内部应力水平、分布状态等发生了很大的变化，加之地质气候条件以及施工水平等因素，导致了多种路基病害的发生。据2008年朔黄线统计资料：道砟陷槽892处、翻浆冒泥达882处、