【博士】红层泥岩及其改良土填筑高速铁路路基适应性及工程技术研究【2008】

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内容简介

　　学科专业：道路与铁道工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：西南交通大学　　学位年度： 2008年　　我国西南、西北、中南及东南地区均有广泛的红层分布。红层泥岩作为一种特殊材料，其颗粒易破碎、强度低、遇水后易崩解与软化，表现出与一般填料不同的工程力学性质，使得这些地区的铁路建设面临着优质填料严重缺乏的问题。目前，我国铁路建设处于高速发展期，《国家中长期铁路网规划》也进行了调整，计划到2020年，全国铁路营业里程扩大到12～13万公里，增加了2．9万公里。截止目前，已完成7．5万公里的建设，还差5．4万公里铁路待建，其中相当一部分线路需经过红层地区。如果能使红层材料用于高速铁路路基填筑，则可节省大量工程投资，同时减少大量的弃方，保护环境，具有显著的社会效益与经济效益。　　但工程界对红层泥岩能否用作高速铁路路基填料存在很大争议。由于对红层泥岩材料工程性质的研究相对缺乏，加上采用不合理的路基结构型式及技术指标，红层泥岩土路堤常常出现沉陷、开裂、边坡垮塌与剥蚀、表层松散、承载力不足等病害。因为高速铁路对路基强度、变形要求很高，路基填料应具有易压实、密度大、强度高、变形小、稳定性和耐久性好、经济等特点，所以有人认为红层材料的水稳定性问题不好解决，建议高速铁路路基不能采用红层材料填筑；有人建议只能采用红层泥岩改良土填筑高速铁路路基。　　同时也有人从我国铁路低成本建设的国情出发，试图在现有高速铁路路基设计理论的指导下，通过详细研究红层泥岩的工程性质，合理设计与严格施工，扬其长避其短，解决红层泥岩填筑高速铁路路基的适应性与工程技术问题。　　科研项目“遂渝线无砟轨道线下工程关键技术试验研究”与“达成铁路红层泥岩路基基床动力学特性试验研究”就是在这种背景下立项并开展的。　　过去针对红层的研究主要集中在红层工程地质、岩体结构特性、岩体力学特性、风化等内容，而有关红层泥岩土路用性能的研究相对较少。近年来，红层泥岩土路用性能研究相继得到开展，主要包括红层泥岩的崩解特性、矿物成分、胶结物质、力学性质、渗透性与压实工艺等，而关于红层泥岩土的动力特性、红层泥岩土用作基床底层填料的研究则属空白。本文结合上述两个科研项目，在详细调研红层泥岩研究现状的基础上，首先通过大量的土工试验详细掌握红层泥岩及其改良土的压实特性、动静力学特性及水稳定特性等，通过对比，找出红层泥岩与常用路基填料的异同点；在高速铁路路基设计理论的指导下并结合国内外经验，对红层泥岩路基进行初步设计；通过路基离心模型试验、路基现场沉降观测、路基现场循环加载试验以及数值计算等手段详细掌握红层泥岩及其改良土路基的动态工作性能、沉降特性、稳定性等，验证并改进红层泥岩路基设计技术；在试验基础上结合已有经验提出系统的红层泥岩土路基的关键设计技术、施工技术与改良工艺等；最终总结出合理使用红层泥岩填筑高速铁路路基的整套技术体系，希望为红层泥岩在高速铁路路基工程中的推广应用提供有力参考。　　本文的研究内容与结论主要包括10个方面。　　

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