岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (9): 3031-3040.doi: 10.16285/j.rsm.2019.1250

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

重载铁路基床表层级配碎石填料组构 系数应用与分析

陈晓斌1, 2，喻昭晟1, 2，光超1, 2，张家生1, 2，董亮3   

  1. 1. 中南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410075；2. 中南大学 教育部重载铁路工程结构重点实验室，湖南 长沙 410075； 3. 中国铁道科学研究院，北京 100081
  • 收稿日期:2019-07-16 修回日期:2020-04-24 出版日期:2020-09-11 发布日期:2020-10-21
  • 通讯作者: 光超，男，1989年生，硕士，主要从事交通岩土工程领域粗颗粒土工程性质方面的研究工作。E-mail: 164812240@csu.edu.cn E-mail:chen_xiaobin@ csu.edu.cn
  • 作者简介:陈晓斌，男，1978年生，博士，教授，主要从事交通岩土工程领域粗颗粒土工程性质方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No.5167082383，No.51608533）。

Application and analysis of matrix-structuring coefficient for graded aggregates used in heavy-haul railway subgrade surface

CHEN Xiao-bin1, 2, YU Zhao-sheng1, 2, GUANG Chao1, 2, ZHANG Jia-sheng1, 2, DONG Liang3   

  1. 1. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha, Hunan 410075, China; 2. MOE Key Laboratory of Engineering Structures of Heavy Haul Railway, Central South University, Changsha, Hunan 410075, China; 3. China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China
  • Received:2019-07-16 Revised:2020-04-24 Online:2020-09-11 Published:2020-10-21
  • Supported by:
    This work was supported by National Nature Science Foundation(5167082383, 51608533).

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摘要： 传统级配曲线不能直观展现碎石填料内部物理组构信息，重载铁路基床表层级配碎石填料设计缺少实用的优化目标参数。引入对数几率回归函数将传统积分级配曲线进行了转换，定义了能直观展现碎石填料内部物理组构信息的组构系数R概念。基于对数几率回归函数级配曲线方程，推导了组构系数的数学表达式，并分析了参数的敏感性，进而将组构系数作为优化目标，提出了重载铁路基床表层级配碎石填料级配的组构系数优化方法。通过重载铁路基床表层级配碎石填料击实试验、大型直剪试验、渗透性试验以及对其他工程材料的应用，验证了组构系数方法的可行性。应用研究表明：组构系数R能够定量描述材料组构信息；重载铁路基床表层级配碎石填料的最优组构系数值在21.17～22.08之间。

关键词: 级配碎石, 组构系数, 级配优化, 基床表层, 重载铁路

Abstract: The physical and mechanical properties of aggregates are determined by their internal physical matrix-structuring, which cannot be directly demonstrated by traditional gradation curves. Also, there is a lack of optimal target function in designing of graded aggregates used in heavy-haul railway subgrade surface. This study established a grading curve model based on logarithmic probability regression equation and transformation of traditional gradation integral curve, and proposed a coefficient of matrix-structuring ‘R’. The mathematical expression of R was derived and the sensitivity of related parameters was analyzed. Based on the physical meaning of R, a practice engineering approach to optimize graded aggregates used in heavy-haul railway subgrade surface was proposed with the target of optimizing R. The feasibility of the proposed approach was verified by compaction test, large direct shear test and permeability test. The optimal value of R was determined by experimentation and optimization, between 21.17 and 22.08. Findings in this study provide reference for gradation optimization designing of graded aggregates used in heavy-haul railway subgrade surface.

Key words: graded aggregates, coefficient of matrix-structuring, gradation optimization, subgrade surface, heavy-haul railway

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