岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (8): 2308-2317.doi: 10.16285/j.rsm.2022.1387

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

无砟轨道聚氨酯碎石防水联结层单元模型试验研究

谢康1,苏谦2,陈晓斌1,刘宝3,王武斌2,王迅2,邓志兴2   

  1. 1. 中南大学 土木工程学院,湖南 长沙 410075;2. 西南交通大学 土木工程学院,四川 成都 610003; 3. 中国铁路设计集团有限公司,天津 300308
  • 收稿日期:2022-09-08 接受日期:2022-11-13 出版日期:2023-08-21 发布日期:2023-08-21
  • 通讯作者: 陈晓斌,男,1978年生,博士,教授,博士生导师,主要从事交通岩土工程领域的教学研究工作。E-mail:chen_xiaobin@csu.edu.cn E-mail:xiekang1995@csu.edu.cn
  • 作者简介:谢康,男,1995年生,博士研究生,主要从事智慧岩土控制技术方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 51978674);中国铁道科学研究院集团重点课题(No. 2020YJ143);中国铁路设计集团重点课题(No. 2020YY240606);中南大学研究生创业计划(No. 2022ZZTS0622)。

Element model test on polyurethane crushed stone waterproof bonding layer of ballastless track

XIE Kang1, SU Qian2, CHEN Xiao-bin1, LIU Bao3, WANG Wu-bin2, WANG Xun2, DENG Zhi-xing2   

  1. 1. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha, Hunan 410075, China; 2. School of Civil Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu, Sichuan 610003, China; 3. China Railway Design Corporation, Tianjin 300308, China
  • Received:2022-09-08 Accepted:2022-11-13 Online:2023-08-21 Published:2023-08-21
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51978674), the China Academy of Railway Sciences Co., Ltd. Research Fund (2020YJ143), the China Railway Design Group Key Project (2020YY240606) and the Graduate Student Innovation Project of Central South University (2022ZZTS0622).

摘要: 基于无砟轨道基床表层水力损伤病害产生机制,提出一种在基床表层上设置聚氨酯碎石防水联结层的水力损伤控制措施。通过建立级配碎石组(J-0)、透水型聚氨酯碎石组(J-5)及致密型聚氨酯碎石组(J-10)3组试验模型,研究聚氨酯碎石防水联结层的静动力特性、疲劳特性与防水特性。结果表明:静力加卸载作用下,J-10残余应变为2.6×10–6,最大位移约为1.0 mm,与下部基床表层级配碎石层变形适应性良好,耗能效果明显,在列车动力荷载水平作用下,可减小基床表层动变形与动应力幅值,增大动应力扩散范围;在长期动力循环荷载作用下,J-0与J-5在注水后结构层动力响应显著增大,而J-10动力响应在加载次数1~2万次后基本保持稳定;试验过程中J-10能够有效防止水分进入基床表层级配碎石层,而J-0与J-5水分不断下渗,引起级配碎石细颗粒损失。研究成果对整治多雨地区无砟轨道基床表层水力损伤病害具有重要的应用价值。

关键词: 无砟轨道, 模型试验, 水力损伤, 聚氨酯碎石, 防水联结层

Abstract: Based on the mechanism of hydraulic damage of the surface layer of ballastless track subgrade bed, a hydraulic damage control measure of setting polyurethane crushed stone waterproof bonding layer on the surface layer of subgrade bed is proposed. By establishing three groups of test models of graded crushed stone group (J-0), permeable polyurethane crushed stone group (J-5) and dense polyurethane crushed stone group (J-10), the static and dynamic characteristics, fatigue characteristics and waterproof characteristics of polyurethane crushed stone waterproof bonding layer are studied. The results show that the residual strain of J-10 is 2.6×10–6 under static loading and unloading, and the maximum displacement is about 1.0 mm. It has a good deformation adaptability with the surface layer of the subgrade bed and an obvious energy consumption. Under the action of the train dynamic load, it can reduce the amplitude of dynamic deformation and dynamic stress on the surface of the subgrade bed and increase the expansion range of dynamic stress. Under the action of the long-term dynamic cyclic load, the dynamic response of structural layer of J-0 and J-5 increases significantly after water injection, while the dynamic response of J-10 remains basically stable after 10 000–20 000 times loading. During the test, J-10 can effectively prevent water from entering the crushed stone layer on the surface of the subgrade bed, while water continuously infiltrates in J-0 and J-5, causing the erosion of fine particles of graded crushed stone. The research work has an important application value for the treatment of hydraulic damage on the surface of ballastless track subgrade bed in rainy areas.

Key words: ballastless track, model test, hydraulic damage, polyurethane crushed stone, waterproof bonding layer

中图分类号: 

  • TU 411
[1] 邹维列, 樊科伟, 张攀, 韩仲, . 土工泡沫减压膨胀土挡墙侧向压力及影响因素分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(9): 2537-2544.
[2] 刘欣, 沈宇鹏, 刘志坚, 王炳禄, 刘越, 韩昀希. 地下水流速对地铁联络通道冻结壁形成过程影响的模型试验[J]. 岩土力学, 2023, 44(9): 2667-2678.
[3] 卢钦武, 关振长, 林林, 吴淑婧, 宋德杰. 基于静力推覆试验的山岭隧道衬砌-地层相互作用机制研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(8): 2318-2326.
[4] 张院生, 雷云超, 强小俊, 吴东东, 王东坡, 王计华, . 多排微型桩框架结构加固边坡离心模型试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(7): 1983-1994.
[5] 季雨坤, 王钦科, 赵国良, 张健, 马建林, . 斜坡上嵌岩抗拔桩竖向承载变形特性模型试验及数值模拟[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1604-1614.
[6] 马鹏杰, 芮瑞, 曹先振, 夏荣基, 王曦, 丁锐恒, 孙天健, . 微型桩加固长大缓倾裂隙土边坡模型试验[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1695-1707.
[7] 彭文明, 张雪东, 夏勇, . 软弱覆盖层上土石坝动力离心模型试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1771-1778.
[8] 冷先伦, 王川, 盛谦, 宋文军, 陈健, 张占荣, 陈菲, . 基于透明相似模型试验的主控裂隙边坡变形破坏演化机制研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(5): 1283-1294.
[9] 宋洋, 王宏帅, 李昂, 王鑫, 肖作明, 苑强, . 富水粉细砂层盾尾同步注浆浆液渗透-压密扩散机制研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(5): 1319-1329.
[10] 王力, 南芳芸, 王世梅, 陈勇, 李小伟, 范志宏, 陈玙珊, . 三峡库区降雨型滑坡入渗特征及变形机制——基于一维和二维模型试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(5): 1363-1374.
[11] 刘勇, 周怡晟, 索晓明, 樊浩博, 曹毅泽, 杜志田, . 盾构下穿高铁路基变形规律模型试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(4): 941-951.
[12] 刘新荣, 郭雪岩, 许彬, 周小涵, 曾夕, 谢应坤, 王䶮, . 含消落带劣化岩体的危岩边坡动力累积损伤机制研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(3): 637-648.
[13] 王锐松, 郭成超, 林沛元, 王复明, . 富水粉土基坑装配式可回收支护开挖响应分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(3): 843-853.
[14] 彭文哲, 赵明华, 杨超炜, 赵衡, . 斜坡桩水平循环特性模型试验及有限杆单元解[J]. 岩土力学, 2023, 44(2): 381-391.
[15] 周翔, 蔡静森, 马伟成, 肖皓文, . 物质组成特征对碎石土斜坡变形破坏影响研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(2): 531-540.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[3] 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[4] 夏栋舟,何益斌,刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[5] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[6] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[7] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[8] 易 俊,姜永东,鲜学福,罗 云,张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[9] 卢 正,姚海林,骆行文,胡梦玲. 公路交通荷载作用下分层地基的三维动响应分析[J]. , 2009, 30(10): 2965 -2970 .
[10] 孙 勇. 滑坡面下双排抗滑结构的计算方法研究[J]. , 2009, 30(10): 2971 -2977 .