[發(fā)明專利]一種高鐵路基填料中細(xì)粒土摻量上限的確定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810262090.X
• 申請(qǐng)日: 2018-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN108535292B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣金洋;曹霄宇;王鳳娟;趙國(guó)堂;武勝萍;胡翔宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N23/046
• 分類號(hào): G01N23/046
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 吳飛

本發(fā)明公開一種高鐵路基填料中細(xì)粒土摻量上限的確定方法，包括如下步驟：(1)制備不同細(xì)粒土含量的填料樣品；(2)進(jìn)行室內(nèi)凍脹試驗(yàn)，測(cè)得各填料樣品的凍脹率；(3)對(duì)各填料樣品進(jìn)行X射線層析掃描，采用圖像處理算法統(tǒng)計(jì)分析各填料樣品中細(xì)粒土分布的連通區(qū)域和計(jì)盒分形維數(shù)，分別與細(xì)粒土含量建立函數(shù)關(guān)系；(4)綜合分析連通區(qū)域、計(jì)盒分形維數(shù)隨細(xì)粒土含量的變化趨勢(shì)以及不同細(xì)粒土含量對(duì)應(yīng)的凍脹率，確定路基填料中細(xì)粒土的最大摻量。本發(fā)明考慮了細(xì)粒土填料分布及微觀孔隙分布的影響，采用孔隙結(jié)構(gòu)微觀分析方法及圖像處理方法，能夠準(zhǔn)確地得出滿足非凍脹填料要求的細(xì)粒摻量上限，從而可開發(fā)出優(yōu)異耐久性的高鐵路基用填料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種高鐵路基填料中細(xì)粒土摻量上限的確定方法，屬于高速鐵路路基用填料施工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高速鐵路以其運(yùn)營(yíng)速度高、能源消耗少、環(huán)境污染低等突出特點(diǎn)，已成為資源節(jié)約、環(huán)境友好型社會(huì)首選的大眾交通工具。我國(guó)東北地區(qū)緯度高，地形地貌復(fù)雜，季節(jié)性凍土區(qū)分布較為廣泛，哈齊、哈大等高鐵客運(yùn)專線大部分線路處于這種嚴(yán)寒環(huán)境中。

嚴(yán)寒環(huán)境下路基的最大凍脹量可達(dá)8mm，嚴(yán)重影響了路基的平順性。高速鐵路列車在高速運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)路基的變形響應(yīng)更加敏感，微小的路基凍脹就會(huì)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，也大大增加了鐵路工務(wù)部門的線路維護(hù)工作量及維護(hù)費(fèi)用。凍脹問(wèn)題通常表現(xiàn)為路基變形，從而引起軌道面高程發(fā)生變化、造成軌道不平順問(wèn)題，嚴(yán)重情況會(huì)影響列車的運(yùn)行安全。

高鐵路基填料包括碎石骨料及細(xì)粒土填料，細(xì)粒土填料微結(jié)構(gòu)是指粗細(xì)顆粒和孔隙的大小、形狀、空間排列分布、接觸連結(jié)方式等，是決定工程性質(zhì)的重要因素之一，其直接影響了路基的凍脹敏感性，因此，確定路基填料中細(xì)粒土的允許摻量尤為重要，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用室內(nèi)凍脹試驗(yàn)來(lái)測(cè)試路基填料的凍脹性，以此來(lái)確定細(xì)粒土的摻量是否滿足要求，但是，僅以凍脹性來(lái)判斷細(xì)粒土的允許摻量不夠全面，無(wú)法準(zhǔn)確獲知細(xì)粒土的允許摻量，而且，該測(cè)試方法較為繁瑣，測(cè)試效率低。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種更為科學(xué)合理的高鐵路基填料中細(xì)粒土摻量上限的確定方法，該方法以凍脹性能和微觀結(jié)構(gòu)雙重導(dǎo)向，能夠更準(zhǔn)確且方便快速地確定細(xì)粒土的摻量上限，從而開發(fā)出具有優(yōu)異耐久性的高鐵路基填料。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種高鐵路基填料中細(xì)粒土摻量上限的確定方法，包括下述步驟：

(1)制備不同細(xì)粒土含量的填料樣品；

(2)模擬工程環(huán)境進(jìn)行室內(nèi)凍脹試驗(yàn)，測(cè)得各填料樣品的凍脹率；

(3)對(duì)各填料樣品進(jìn)行X射線層析掃描，采用圖像處理算法統(tǒng)計(jì)分析各填料樣品中細(xì)粒土分布的連通區(qū)域和計(jì)盒分形維數(shù)，分別與細(xì)粒土含量建立函數(shù)關(guān)系；

(4)綜合分析連通區(qū)域、計(jì)盒分形維數(shù)隨細(xì)粒土含量的變化趨勢(shì)以及不同細(xì)粒土含量對(duì)應(yīng)的凍脹率，確定路基填料中細(xì)粒土的最大摻量。

較優(yōu)的，步驟(3)中，可將填料樣品中細(xì)粒土分布的連通區(qū)域及計(jì)盒分形維數(shù)與凍脹率建立函數(shù)關(guān)系，后期針對(duì)同類填料，通過(guò)X射線層析掃描填料的微結(jié)構(gòu)來(lái)預(yù)測(cè)其凍脹率，然后根據(jù)步驟(4)判斷細(xì)粒土最大摻量。采用此方法，可快速檢測(cè)路基材料的凍脹性，無(wú)需再次進(jìn)行傳統(tǒng)室內(nèi)凍脹試驗(yàn)，經(jīng)濟(jì)高效。

上述步驟(1)中，可以細(xì)粒土作為填料，級(jí)配碎石作為骨料，通過(guò)級(jí)配設(shè)計(jì)理論和實(shí)驗(yàn)方法制備不同細(xì)粒土含量的路基填料樣品。優(yōu)選的，碎石骨料的級(jí)配范圍為0.075mm～31.5mm連續(xù)級(jí)配，細(xì)粒土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～30％，其中，細(xì)粒土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為細(xì)粒土的質(zhì)量占碎石骨料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。