路基压实参数相关关系及改良土控制指标的研究
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摘要
本论文主要工作有：(1)针对目前国内无碴轨道路基压实控制参数众多及国际上不同压实标准体系采用不同压实参数的特点，开展有关路基填筑压实参数相关关系的现场试验研究；(2)通过室内回弹模量及波速试验建立起对路基填料压实指标K_(30)、E_(v2)的事先估计；(3)结合高速铁路路基填料的选择，开展改良土特性及控制指标的研究。
基于上述问题，通过现场试验、室内试验及理论分析得到如下结论：
(1)路基压实参数中力学指标之间有一定的相关性，物理指标之间也有较高的相关性，但是力学指标与物理指标间相关性很低。通过对E_(vd)、E_(v2)及K_(30)的分析可以得出它们均是由介质模量控制的，它们间的相关性最好，它们对路基压实质量的控制标准基本上是一致的。
(2)通过对E_(v2)、K_(30)相关关系及K_(30)／E_(v2)值的分布情况的分析，可以看出我国与德国的路基压实标准是大体相当的。
(3)对于同一种填料，可选取1～2种力学指标以及1种物理指标作为路基填筑压实的控制指标。
(4)E_(v2)更适合评价路基承载力。E_(v2)值受干扰较小，在E_(v2)／E_(v1)满足一定条件的情况下，建议用E_(v2)值作为路基评价标准。
(5)理论上回弹模量E_e及v_s~2与地基系数K_(30)基本上为线性关系，实际室内试验所得结果也显示它们之间存在较好的线性关系，可以利用室内回弹模量试验及波速试验对地基系数K_(30)进行事先预估，再利用K_(30)与E_(v2)之间的相互关系，亦可实现对变形模量E_(v2)的事先估计，从而可以避免填料选择的盲目性。波速试验较回弹模量试验简便、快捷，不存在接触界面影响的问题。
(6)改良土的控制指标既要考虑与普通填料一致的常规指标的要求，又要针对其特性对其特殊指标进行要求。
(7)针对改良土本论文提出：将K作为其填筑压实控制指标；K_(30)、E_(v2)、E_(vd)、CBR作为其模量及变形控制指标；无侧限抗压强度、抗剪强度指标C、Φ值作为其强度控制指标，湿化质量损失率、冲刷量、有荷膨胀率作为其水稳性控制指标，临界动应力、干湿循环质量损失率作为其耐久性控制指标。
(8)压实系数K、地基系数K_(30)、变形模量E_(v2)、动态变形模量E_(vd)、无侧限抗压强度等作为改良土的基本控制指标，其它指标根据实际情况、工程重要性、设计要求等选取。从而使改良土的性能应不低于拟选用的A、B组填料的性能。
The principal work of the paper includes: (1) In view of the feature——the current domestic ballastless track subgrade compaction control indexes and the many different international compaction standard system using different compaction indexes, launched the field test study of correlativity between subgrade compaction parameters;(2)Through laboratory modulus of resilience and shear wave tests, established the prior estimate to subgrade fill compaction indexes——K_(30) and E_(v2);(3)Combining the select of subgrade fill to high-speed railway, launched the study of characteristics and control indexes to improved soil.
Based on the above issues, through field tests, laboratory tests and theoretical analysis, the following conclusions is gained:
(1) Subgrade compaction parameters mechanical indexes have some relevance, physical indexes have higher relevance. However, mechanical and physical indicators correlation is very low. Through the analysis of correlation about the mechanical indexes E_(vd)、E_(v2)、K_(30) , can be drawn from them that they are controlled by medium modulus and the relevance between them is the best and we can also see they are basically the same in subgrade compaction quality control standards.
(2) Through the analysis to the correlativity of E_(v2)、K_(30) and the distribution of K_(30)/E_(v2) value, China is generally equivalent with German in subgrade compaction standard.
(3) With the same fill, we can choose a two-species mechanical indexes and one physical index as the subgrade fill compaction indexes.
(4) E_(v2) is more suitable for subgrade evaluation capacity. E_(v2) has smaller effect to interference, in E_(v2)/E_(v1) meeting certain conditions circumstances, proposed to use E_(v2) value as subgrade evaluation criteria.
(5) Theoretically ,modulus of resilience E_e and v_s~2 seperatly exists in a strictly linear relationship with K_(30), actual laboratory test results also showed that a good linear relationship exists between them. laboratory modulus of resilience and shear wave tests can be used as the prior estimate of foundation coefficient K_(30), Reusing the correlativity between E_(v2) and K_(30), but also to achieve prior estimate to deformation modulus E_(v2). thus can avoid blindness in fill choice. Contrast resilient modulus test, shear wave test is simpler and faster, and there is no contact interface problems.
(6) Improved soil control indexes will have to consider in line with the general fill in the conventional indexes, as well as those of their special characteristics of its indexes request.
(7)Against improved soil, the paper presents : K will be as compaction control index; K_(30)、E_(v2)、E_(vd)、CBR as modulus and deformation control index; Unconfined compressive strength, shear strength index C,Φvalue as its intensity control index; slaking loss rate of quality, wash loss rate of quality, swelling rate in loading as water rate stability control index; Critical stress, the wet and dry cycles quality loss rate as its durability control index.
(8) Compaction coefficient K, foundation coefficient K_(30), deformation modulus E_(v2),dynamic modulus of deformation E_(vd), unconfined compressive strength are as the basic control indexes to improved soil. According to the actual situation, the importance of construction and design requirements , Other indexes are selected. Thus improved soil properties should not be lower than that intended for use in the group A and B fill performance.
基于上述问题，通过现场试验、室内试验及理论分析得到如下结论：
(1)路基压实参数中力学指标之间有一定的相关性，物理指标之间也有较高的相关性，但是力学指标与物理指标间相关性很低。通过对E_(vd)、E_(v2)及K_(30)的分析可以得出它们均是由介质模量控制的，它们间的相关性最好，它们对路基压实质量的控制标准基本上是一致的。
(2)通过对E_(v2)、K_(30)相关关系及K_(30)／E_(v2)值的分布情况的分析，可以看出我国与德国的路基压实标准是大体相当的。
(3)对于同一种填料，可选取1～2种力学指标以及1种物理指标作为路基填筑压实的控制指标。
(4)E_(v2)更适合评价路基承载力。E_(v2)值受干扰较小，在E_(v2)／E_(v1)满足一定条件的情况下，建议用E_(v2)值作为路基评价标准。
(5)理论上回弹模量E_e及v_s~2与地基系数K_(30)基本上为线性关系，实际室内试验所得结果也显示它们之间存在较好的线性关系，可以利用室内回弹模量试验及波速试验对地基系数K_(30)进行事先预估，再利用K_(30)与E_(v2)之间的相互关系，亦可实现对变形模量E_(v2)的事先估计，从而可以避免填料选择的盲目性。波速试验较回弹模量试验简便、快捷，不存在接触界面影响的问题。
(6)改良土的控制指标既要考虑与普通填料一致的常规指标的要求，又要针对其特性对其特殊指标进行要求。
(7)针对改良土本论文提出：将K作为其填筑压实控制指标；K_(30)、E_(v2)、E_(vd)、CBR作为其模量及变形控制指标；无侧限抗压强度、抗剪强度指标C、Φ值作为其强度控制指标，湿化质量损失率、冲刷量、有荷膨胀率作为其水稳性控制指标，临界动应力、干湿循环质量损失率作为其耐久性控制指标。
(8)压实系数K、地基系数K_(30)、变形模量E_(v2)、动态变形模量E_(vd)、无侧限抗压强度等作为改良土的基本控制指标，其它指标根据实际情况、工程重要性、设计要求等选取。从而使改良土的性能应不低于拟选用的A、B组填料的性能。
The principal work of the paper includes: (1) In view of the feature——the current domestic ballastless track subgrade compaction control indexes and the many different international compaction standard system using different compaction indexes, launched the field test study of correlativity between subgrade compaction parameters;(2)Through laboratory modulus of resilience and shear wave tests, established the prior estimate to subgrade fill compaction indexes——K_(30) and E_(v2);(3)Combining the select of subgrade fill to high-speed railway, launched the study of characteristics and control indexes to improved soil.
Based on the above issues, through field tests, laboratory tests and theoretical analysis, the following conclusions is gained:
(1) Subgrade compaction parameters mechanical indexes have some relevance, physical indexes have higher relevance. However, mechanical and physical indicators correlation is very low. Through the analysis of correlation about the mechanical indexes E_(vd)、E_(v2)、K_(30) , can be drawn from them that they are controlled by medium modulus and the relevance between them is the best and we can also see they are basically the same in subgrade compaction quality control standards.
(2) Through the analysis to the correlativity of E_(v2)、K_(30) and the distribution of K_(30)/E_(v2) value, China is generally equivalent with German in subgrade compaction standard.
(3) With the same fill, we can choose a two-species mechanical indexes and one physical index as the subgrade fill compaction indexes.
(4) E_(v2) is more suitable for subgrade evaluation capacity. E_(v2) has smaller effect to interference, in E_(v2)/E_(v1) meeting certain conditions circumstances, proposed to use E_(v2) value as subgrade evaluation criteria.
(5) Theoretically ,modulus of resilience E_e and v_s~2 seperatly exists in a strictly linear relationship with K_(30), actual laboratory test results also showed that a good linear relationship exists between them. laboratory modulus of resilience and shear wave tests can be used as the prior estimate of foundation coefficient K_(30), Reusing the correlativity between E_(v2) and K_(30), but also to achieve prior estimate to deformation modulus E_(v2). thus can avoid blindness in fill choice. Contrast resilient modulus test, shear wave test is simpler and faster, and there is no contact interface problems.
(6) Improved soil control indexes will have to consider in line with the general fill in the conventional indexes, as well as those of their special characteristics of its indexes request.
(7)Against improved soil, the paper presents : K will be as compaction control index; K_(30)、E_(v2)、E_(vd)、CBR as modulus and deformation control index; Unconfined compressive strength, shear strength index C,Φvalue as its intensity control index; slaking loss rate of quality, wash loss rate of quality, swelling rate in loading as water rate stability control index; Critical stress, the wet and dry cycles quality loss rate as its durability control index.
(8) Compaction coefficient K, foundation coefficient K_(30), deformation modulus E_(v2),dynamic modulus of deformation E_(vd), unconfined compressive strength are as the basic control indexes to improved soil. According to the actual situation, the importance of construction and design requirements , Other indexes are selected. Thus improved soil properties should not be lower than that intended for use in the group A and B fill performance.
引文
[1] 张千里，韩自力．更新理念 真正按土工结构物设计路基．铁道标准设计，2004(7)：39-40．
[2] 张东风．提高路基工程质量的关键是参建各方必须把路基工程当作土工结构物来实施．铁道标准设计，2004(12)：13-15．
[3] 刘艳华．基床系数的室内外测试方法分析与研究．岩土工程技术，2004．18(5)：244-247．
[4] 周宏磊，张在明．基床系数的试验方法与取值．工程勘察，2004(2)：11-15．
[5] 仲锁庆．关于用室内固结试验方法确定地基土基床系数的探讨．岩土工程界，2004．7(12)：38-40．
[6] 刘林芽，雷晓燕等．高速铁路路基检测方法与注意事项．铁道标准设计，2004(12)：64～66．
[7] 王从贵．动态变形模量E_vd与地基系数K_30的相关性研究．路基工程，2004(2)：4-7．
[8] 李怒放．客运专线无砟轨道路基压实标准K_30与E_v2的探讨．铁道标准设计，2006(2)：1～3．
[9] 龙卫，肖金凤．变形模量E_v2与K_30平板载荷试验的对比分析．铁道建筑技术，2006(5)：36-39．
[10] 李怒放．E_vd路基压实标准在铁路规范中的规定与特点．铁道标准设计，2004(7)：123-125．
[11] 李怒放．动态变形模量E_vd标准的应用与展望．铁道标准设计，2003(6)：37-40．
[12] 吕宾林，张千里．地基系数变形模量及动态变形模量的测试与对比．铁道建筑，2006(2)：55-57．
[13] 新建时速200公里铁路线桥隧站暂行设计规定，1998．
[14] 叶阳升．铁路路基填料分类及压实标准的研究总报告．铁道科学研究院铁道建筑研究所，2003．
[15] 柳墩利．铁路路基压实标准的研究．铁道科学研究院，硕士论文，2004．6．
[16] 张伯平，党进谦．土力学与地基基础．西安：西安地图出版社，2001．4．
[17] 陈希哲．土力学地基基础．北京：清华大学出版社，2004．
[18] 肖林，王春义，郭汉生等．建筑材料水泥土．北京：水利水电出版社，1987．
[19] 李连顺．改良土在新建铁路工程中的应用分析．铁路工程造价管理，2005(3)：7-9．
[20] 杨广庆，荀国利．高速铁路路基改良土的有关问题．铁道标准设计：2003(5)：15-16．
[21] 周易平．高速铁路路基填料改良技术的研究．铁道科学研究院，硕士论文，2000．6．
[22] 周宪华．公路路基．北京：人民交通出版社，1987．
[23] 周锡九．既有线重载路基基床质量评估报告．北京：北京交通大学，1996．
[24] 周锡九．京沪高速铁路路基结构形式及改良填料优化研究(研究分报告之四)．北京：北京交通大学，1998．
[25] 白振环等．京九铁路南浔线路基基床土改良试验研究．武汉：铁道第四勘测设计院，1997．
[26] 覃应华．填料改良及其力学特性的试验研究．铁道科学研究院，硕士论文，1997．
[27] 京沪高速铁路线桥隧站设计暂行规定．天津：1998．
[28] 时速200公里新建铁路线桥隧站暂行设计规定．北京：1998．
[29] 秦沈客运专线铁路路基施工技术细则 (试行)．北京：1999．
[30] 无砟轨道路基填筑压实标准及相关指标相关关系研究分报告．成都：铁道第二勘测设计院，2006．
[31] 南京水利科学研究院土工研究所．土工试验技术手册．北京：人民交通出版、，2003．4．
[32] 马伟斌．既有线提速基床与道床相互影响的研究．铁道科学研究院，博士论文，2006．
[33] 侍倩．土工试验与测试技术．北京：化学工业出版社，2005．1．
[34] 洪深山．CBR试验作用机理及影响因素探讨．湖南交通科技，2006(9)：38-39．
[35] 陈柏年，朱凤艳等．CBR试验内在机理研究及影响因素的分析．交通标准化， 2001(1)：28-30．
[36] 首都规划建设委员会办公室．地下轨道、轻轨交通岩土工程勘察规范(GB50307-1999)．北京：中国计划出版社，2000．
[37] 铁路路基设计规范(TB10001-2005)．北京：中国铁道出版社，2005．
[38] 新建时速200～250公里客运专线铁路设计暂行规定(上、下)．北京：中国铁道出版社，2005．
[39] 新建时速300～350公里客运专线铁路设计暂行规定(上、下)．北京：中国铁道出版社，2007．
[40] W. Weingart博士教授．静态和动态承载力测试的理论和实验基础．德国Dessau市，Anhalt应用技术大学建筑和土木系．
[41] 张千里，韩自力等．高速铁路路基基床结构分析及设计方法．中国铁道科学，2005(11)：53-57．
[42] 肖林，王春义，郭汉生等．建筑材料水泥土．北京：水利水电出版社，1987．
[43] 王立军．重载铁路路基评估的试验研究．铁道科学研究院，硕士学位论文，2005．
[44] 不同基床表层结构及路基轨道动态试验研究报告．铁道科学研究院铁道建筑研究所，2003．4．
[45] 遂渝线200km／h提速综合试验分报告——路基和过渡段动力性能试验．铁道科学研究院铁道建筑研究所，2005．7．
[2] 张东风．提高路基工程质量的关键是参建各方必须把路基工程当作土工结构物来实施．铁道标准设计，2004(12)：13-15．
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[27] 京沪高速铁路线桥隧站设计暂行规定．天津：1998．
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[30] 无砟轨道路基填筑压实标准及相关指标相关关系研究分报告．成都：铁道第二勘测设计院，2006．
[31] 南京水利科学研究院土工研究所．土工试验技术手册．北京：人民交通出版、，2003．4．
[32] 马伟斌．既有线提速基床与道床相互影响的研究．铁道科学研究院，博士论文，2006．
[33] 侍倩．土工试验与测试技术．北京：化学工业出版社，2005．1．
[34] 洪深山．CBR试验作用机理及影响因素探讨．湖南交通科技，2006(9)：38-39．
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[36] 首都规划建设委员会办公室．地下轨道、轻轨交通岩土工程勘察规范(GB50307-1999)．北京：中国计划出版社，2000．
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[38] 新建时速200～250公里客运专线铁路设计暂行规定(上、下)．北京：中国铁道出版社，2005．
[39] 新建时速300～350公里客运专线铁路设计暂行规定(上、下)．北京：中国铁道出版社，2007．
[40] W. Weingart博士教授．静态和动态承载力测试的理论和实验基础．德国Dessau市，Anhalt应用技术大学建筑和土木系．
[41] 张千里，韩自力等．高速铁路路基基床结构分析及设计方法．中国铁道科学，2005(11)：53-57．
[42] 肖林，王春义，郭汉生等．建筑材料水泥土．北京：水利水电出版社，1987．
[43] 王立军．重载铁路路基评估的试验研究．铁道科学研究院，硕士学位论文，2005．
[44] 不同基床表层结构及路基轨道动态试验研究报告．铁道科学研究院铁道建筑研究所，2003．4．
[45] 遂渝线200km／h提速综合试验分报告——路基和过渡段动力性能试验．铁道科学研究院铁道建筑研究所，2005．7．