[發(fā)明專利]一種利用泊松效應(yīng)緩解路基凍脹變形的處治方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711407543.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN108333324B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李軍;高永強(qiáng);徐劍宇;高貝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 神華集團(tuán)有限責(zé)任公司;中國神華能源股份有限公司神朔鐵路分公司
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24;E01C3/04;E02D31/14
• 代理公司: 北京潤平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 嚴(yán)政;劉依云

本發(fā)明涉及路面抗凍設(shè)計(jì)領(lǐng)域，公開了一種緩解路基凍脹變形的處治方法。該方法包括以下步驟：(1)在待處治的路段采集路基土樣；(2)根據(jù)以下過程確定所述路基土樣的最佳孔洞率：測(cè)試所述路基土樣的最優(yōu)含水率和最大干密度，根據(jù)測(cè)得的最優(yōu)含水率和最大干密度確定所述路基土樣的壓實(shí)度，然后根據(jù)該壓實(shí)度將所述路基土樣制成一系列開設(shè)有孔洞的筒狀樣品，測(cè)試這些筒狀樣品的凍脹率，選取凍脹率低于3％的筒狀樣品并計(jì)算其孔洞率，將其定為所述路基土樣的最佳孔洞率；(3)按照步驟(2)確定的最佳孔洞率在所述待處治的路段的路基基床上表面垂直向下開設(shè)孔洞。該方法可以有效地利用孔洞的泊松效應(yīng)緩解路基凍脹變形。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用泊松效應(yīng)進(jìn)行鐵路公路路基抗凍設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種緩解路基凍脹變形的處治方法。

背景技術(shù)

凍土是一種由冰膠結(jié)合且性質(zhì)特殊的多相復(fù)雜體系，與其他類型土相比，最大特點(diǎn)是水、熱、力等性質(zhì)的不穩(wěn)定性。我國凍土地區(qū)分布廣泛，約有98.9％的面積被不同類型的凍土所覆蓋，其中對(duì)工程建設(shè)影響較大的季節(jié)性凍土區(qū)的面積占全國面積的53.5％。

青藏公路和青藏鐵路的建設(shè)加速了我國在凍土地區(qū)交通建設(shè)的步伐，近年來隨著哈大、哈齊高鐵的建設(shè)，我國開始大規(guī)模的在季凍區(qū)建設(shè)鐵路干線。但無論是季節(jié)性凍土還是多年凍土，表層都存在著一層冬凍夏融的凍結(jié)一融化層，該層在凍融過程中會(huì)引起路基土樣性質(zhì)的變化，容易發(fā)生道路工程春季的翻漿冒泥現(xiàn)象，造成有砟鐵路道砟陷槽、大幅的沉陷變形或邊坡滑塌現(xiàn)象，給路基帶來變形、凍脹、沉降和裂縫等病害，嚴(yán)重影響行車安全和運(yùn)輸效率。

根據(jù)哈爾濱鐵路局、沈陽鐵路局、呼和浩特鐵路局及秦沈客運(yùn)專線的鐵路路基病害資料，冬季的凍脹和春季的翻漿是季節(jié)凍土區(qū)鐵路路基的主要病害。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，由于大量高速、重載車輛的出現(xiàn)，更加劇了這種病害的程度。而目前我國正在東北、西北及華北等季節(jié)性凍土地區(qū)開展大規(guī)模的高速鐵路建設(shè)。截止到2015年3月，東北地區(qū)已建成并投入運(yùn)營的高速鐵路有哈大、長吉和盤營等線，共計(jì)1119公里；在建的包括哈齊、沈丹、哈牡、京沈、吉圖琿、哈佳等線路，共2198公里。西北地區(qū)已建成并投入運(yùn)營的有蘭新、鄭西、大西等線路，共計(jì)2977公里；在建的線路有西寶、寶蘭等線路，共計(jì)625公里。此外，根據(jù)我國預(yù)計(jì)將修建北京至莫斯科的歐亞高速運(yùn)輸走廊，全長超過7000公里。

這些高速鐵路穿越了凍土廣泛分布的高寒地區(qū)，高鐵建設(shè)和運(yùn)營過程中將面臨著一系列抗凍防寒等諸多問題。高速列車在高速運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)路基的變形響應(yīng)更加敏感，凍脹的不均勻性，常使軌道結(jié)構(gòu)的水平、高低也發(fā)生不均勻變化，改變線路的整體平順度，而路基較大的凍脹變形也會(huì)導(dǎo)致路基面以上軌道結(jié)構(gòu)中的軌道扣件、軌距桿等工作狀態(tài)幾乎失效，引起線路高低不平，從而影響鐵路的平順性和乘坐舒適度，更為嚴(yán)重的是影響列車的行駛安全，大大增加了鐵路工務(wù)部門的線路維護(hù)工作量?？梢哉f，季節(jié)性凍土路基防凍脹是眾多問題中最為基礎(chǔ)、最為核心的問題。有效解決該問題可為我國國家和國際戰(zhàn)略的順利推進(jìn)提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)及強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

為了解決路基凍脹問題，研究人員已經(jīng)進(jìn)行了大量研究并取得了一定的成果，比如改變路基土質(zhì)結(jié)構(gòu)，增設(shè)隔水保溫墊層等。

CN103541740A中公開了一種減小寒區(qū)隧道襯砌凍脹力的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，由內(nèi)側(cè)到外側(cè)依次包括隧道初襯混凝土、復(fù)合土工布防水層、緩沖層和二次襯砌；所述緩沖層由聚乙烯泡沫塑料襯墊和纖維增強(qiáng)泡沫混凝土組成；所述聚乙烯泡沫塑料襯墊鋪設(shè)并固定于防水層表面，并使二者緊密粘合；在聚乙烯泡沫塑料襯墊外側(cè)澆筑纖維增強(qiáng)泡沫混凝土。

《季節(jié)性凍土路基防凍脹技術(shù)研究》(中國公路學(xué)報(bào),2013,26(6):9-14) 中公開了一種季節(jié)性凍土路基防凍脹技術(shù)研究，通過在季節(jié)性凍土地區(qū)采用碎石路面墊層加隔水土工膜以減少季節(jié)凍深，從而改善道路凍脹變形。

然而，目前季凍區(qū)路基凍脹問題的解決方法與技術(shù)多是單一地減少路基的縱向凍脹量，不能很好地解決路基的不均勻凍脹問題。因此，如何同時(shí)改善路基的橫向和縱向形變，將路基凍脹力均勻而有效地釋放是路基工程抗凍設(shè)計(jì)領(lǐng)域一個(gè)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容