青藏鐵路路基通風(fēng)與填料改良試驗(yàn)研究中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與PPT課件

1、青藏鐵路路基通風(fēng)與填料改良試驗(yàn)研究青藏鐵路路基通風(fēng)與填料改良試驗(yàn)研究研究內(nèi)容研究內(nèi)容u 路基填料分選重組試驗(yàn)填料級配分選重組，鋪設(shè)塑料排水板u 通風(fēng)路基試驗(yàn)1.普通通風(fēng)管2.透壁通風(fēng)管u 綜合處治方式試驗(yàn)透壁通風(fēng)管+級配分選重組+塑料排水板u 普通路基對比試驗(yàn)u 青藏鐵路凍土測試系統(tǒng)開發(fā)第1頁/共28頁1.503.001.501.500.750.75測溫孔7.6m 3.00003.003.003.003.001.503.001.501.50位移計(jì)7.0m 測溫孔7.6m 位移計(jì)光纖位移計(jì)8.0m 位移計(jì)光纖位移計(jì)8.0m 位移計(jì)測溫孔7.6m 位移計(jì)測溫孔7.6m 7.0m 7.0m 7.0m

2、 7.0m 試驗(yàn)路堤鉆孔布置平面圖試驗(yàn)場地布置試驗(yàn)場地布置3.003.003.003.003.000.400.400.400.40粒徑分選重組段普通通風(fēng)管試驗(yàn)段粒徑分選加透壁通風(fēng)管普通路基對比段透壁通風(fēng)管試驗(yàn)段試驗(yàn)場布置縱剖面圖DK1140+970DK1140+985第2頁/共28頁路基填料分選重組路基填料分選重組0.40.40.40.10.32.00m6.2m5:粒徑10.0mm砂礫4:塑料排水板3:粒徑10.0mm砂礫2:粒徑10.023.0mm礫石10cm厚塑料排水板細(xì)砂層細(xì)砂層試驗(yàn)場布置橫剖面圖u填料含水量7%10%u蛙式打夯機(jī)夯擊6遍u壓實(shí)度87%以上u路基基底填筑40cm后鋪設(shè)塑料

3、排水板，排水板條間距不超過2cm。第3頁/共28頁10cm厚塑料排水板1.5m1.5m5:粒徑10.0mm砂礫4:塑料排水板3:粒徑10.0mm砂礫2:粒徑10.023.0mm礫石普通通風(fēng)管試驗(yàn)段r=40mm400mm480mm透壁通風(fēng)管外形及尺寸細(xì)砂層細(xì)砂層d=480mm綜合處治試驗(yàn)段通風(fēng)管規(guī)格d=400mm透壁通風(fēng)管試驗(yàn)段通風(fēng)路基試驗(yàn)通風(fēng)路基試驗(yàn)第4頁/共28頁鋪設(shè)完畢鋪設(shè)完畢填料回填填料回填初具規(guī)模初具規(guī)模修整夯實(shí)修整夯實(shí)第5頁/共28頁綜合處治綜合處治透壁通風(fēng)管+級配分選重組+塑料排水板10cm厚塑料排水板1.5m5:粒徑10.0mm砂礫4:塑料排水板3:粒徑10.0mm砂礫2:粒徑1

4、0.023.0mm礫石r=40mm400mm480mm透壁通風(fēng)管外形及尺寸細(xì)砂層細(xì)砂層d=480mm綜合處治試驗(yàn)段通風(fēng)管規(guī)格d=400mm第6頁/共28頁青藏鐵路凍土測試系統(tǒng)開發(fā)青藏鐵路凍土測試系統(tǒng)開發(fā)第7頁/共28頁透壁通風(fēng)管鉆孔柱狀圖富冰凍土，土質(zhì)為黃色粘土-4.20.0-1.4黃色粉質(zhì)粘土，土質(zhì)較硬-2.0黃色粉砂土，含少量礫石，土質(zhì)疏松耕植土，主要成分為粉砂、細(xì)砂，顏色為深黑色，含有草根、土質(zhì)松軟-0.31.6路基填土，土質(zhì)疏松，含有部分礫石，細(xì)粒主要為粉粒，顏色為黃色勘探點(diǎn)位置：DK1140+9791.1mw=9.3%2.380g/l0.6mw=5.0%2.468g/l0.3mw=6

5、.1%,2.324g/l0.1m-0.3mw=8.1%2.286g/lw=10.3%,2.282g/l-0.6m-1.2m-1.9m-2.2m-2.4mw=15.6%2.018g/lw=24.6%2.069g/lw=9.5%2.874g/lw=19.2%,2.127g/lw=207.9%,1.200g/l柱狀圖深度土 層 描 述取樣深度含水量和容重測試設(shè)備鉆孔測試設(shè)備鉆孔第8頁/共28頁1.6-4.60.0-0.4-2.0-2.3綜合處治試驗(yàn)段鉆孔柱狀圖富冰凍土，土質(zhì)為灰黃色粉質(zhì)粘土，含少許砂粒黃色粉細(xì)砂夾礫石，土質(zhì)較硬，鉆進(jìn)困難黃色粘土夾少量礫石，土質(zhì)堅(jiān)硬，鉆進(jìn)困難耕植土，主要成分為粉細(xì)砂，

6、顏色為灰黃色，含有草根、土質(zhì)松軟1.20.8級配改良路基填土，粒徑23mm級配改良路基填土，粒徑23mm10mm級配改良路基填土，粒徑10mm勘探點(diǎn)位置：DK1140+976級配改良路基填土，粒徑10mm0.4第9頁/共28頁160mm150mm250mm140mm150mm250mm110mm150mm250mm160mm150mm200mm250mm普通通風(fēng)管路基、透壁通風(fēng)管路基和綜合處治路基測點(diǎn)布置級配分選路基測點(diǎn)布置普通路基測點(diǎn)布置級配分選段和綜合處治試驗(yàn)段青藏鐵路測試系統(tǒng)測點(diǎn)布置孔口孔底孔口孔底孔口孔底孔口孔底0.4m0.8m0.8m1m1m1m1m0.4m0.4m0.4m0.5m0

7、.5m0.5m0.5m0.5m0.5m1m0.5m1m0.5m0.5m0.5m0.5m0.5m1類鉆孔，共 2個(gè)孔,孔深 7.6m熱敏電阻傳感器位置2m2m2m2類鉆孔，共 3個(gè)孔,孔深 7.6m3類鉆孔，共 1個(gè)孔,孔深 6.0m熱敏電阻測點(diǎn)布置多點(diǎn)位移計(jì)和青藏鐵路測試系統(tǒng)測點(diǎn)布置第10頁/共28頁試驗(yàn)設(shè)備埋設(shè)試驗(yàn)設(shè)備埋設(shè)第11頁/共28頁安裝調(diào)試安裝調(diào)試第12頁/共28頁后期監(jiān)測后期監(jiān)測第13頁/共28頁時(shí)間位移測點(diǎn)讀數(shù)123456789-1416.00 33.86 29.51 14.16 11.80 15.36 19.83 8.72 9-1515.97 33.86 30.09 14.68

8、 11.63 14.91 19.77 8.68 9-1616.25 33.69 30.16 14.53 11.14 14.70 19.53 8.62 9-1716.18 33.21 29.31 14.37 11.29 14.15 19.35 8.34 9-1815.63 33.04 29.34 14.50 10.87 14.40 18.87 8.27 9-1915.63 32.93 29.07 14.33 10.77 14.33 18.91 8.27 9-2015.08 32.42 28.59 14.92 10.53 13.61 18.78 8.20 9-2115.19 32.11 28.11

9、 14.33 10.02 13.09 18.57 8.14 9-2214.88 31.66 27.08 13.99 9.75 13.34 18.50 8.57 9-2314.57 31.88 27.08 13.68 9.30 12.82 17.92 8.45 9-2414.19 31.43 27.09 13.92 9.13 12.65 17.85 8.45 9-2514.64 31.81 27.19 14.37 9.34 12.89 18.23 8.45 9-2613.85 30.60 26.23 13.82 8.90 12.48 17.75 8.38 9-2713.75 30.82 26.2

10、3 13.71 8.65 12.31 17.68 8.41 青藏鐵路路基通風(fēng)與填料改良試驗(yàn)研究青藏鐵路路基通風(fēng)與填料改良試驗(yàn)研究測試數(shù)據(jù)測試數(shù)據(jù)第14頁/共28頁時(shí)間時(shí)間測點(diǎn)累積變形(mm)1 12 23 34 45 56 67 78 89-140.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 9-150.010 0.000 -0.193 -0.173 0.057 0.150 0.020 0.013 9-16-0.083 0.057 -0.217 -0.123 0.220 0.220 0.100 0.033 9-17-0.060 0.217 0.0

11、67 -0.070 0.170 0.403 0.160 0.127 9-180.123 0.273 0.057 -0.113 0.310 0.320 0.320 0.150 9-190.123 0.310 0.147 -0.057 0.343 0.343 0.307 0.150 9-200.307 0.480 0.307 -0.253 0.423 0.583 0.350 0.173 9-210.270 0.583 0.467 -0.057 0.593 0.757 0.420 0.193 9-220.373 0.733 0.810 0.057 0.683 0.673 0.443 0.050 9-

12、230.477 0.660 0.810 0.160 0.833 0.847 0.637 0.090 9-240.603 0.810 0.807 0.080 0.890 0.903 0.660 0.090 9-250.453 0.683 0.773 -0.070 0.820 0.823 0.533 0.090 9-260.717 1.087 1.093 0.113 0.967 0.960 0.693 0.113 9-2713.75 30.82 26.23 13.71 8.65 12.31 17.68 8.41 第15頁/共28頁青藏鐵路時(shí)間位移關(guān)系曲線第16頁/共28頁青藏鐵路路基通風(fēng)與填料改良

13、試驗(yàn)研究青藏鐵路路基通風(fēng)與填料改良試驗(yàn)研究測試數(shù)據(jù)測試數(shù)據(jù)探頭深度(m)熱敏電阻所側(cè)溫度普通通風(fēng)管透壁通風(fēng)管綜合處治段粒徑分選普通路基天然草皮1.21.23.521 3.521 5.063 5.063 0.80.85.291 5.291 4.677 4.677 4.030 4.030 5.103 5.103 5.550 5.550 0.40.43.371 3.371 4.063 4.063 0 04.083 4.083 3.378 3.378 2.649 2.649 3.188 3.188 3.538 3.538 -0.5-0.51.546 1.546 1.418 1.418 5.172 5.

14、172 -1-11.705 1.705 1.389 1.389 0.372 0.372 0.668 0.668 0.335 0.335 4.630 4.630 -1.5-1.5- -0.0470.047 -0.081 -0.081 3.196 3.196 -2-2-0.091 -0.091 -0.138 -0.138 -0.202 -0.202 -0.207 -0.207 -0.235 -0.235 1.239 1.239 -2.5-2.5-0.344 -0.344 -0.308 -0.308 -0.228 -0.228 -3-3-0.424 -0.424 -0.423 -0.423 -0.4

15、37 -0.437 -0.353 -0.353 -0.390 -0.390 -0.473 -0.473 -4-4-0.597 -0.597 -0.554 -0.554 -0.550 -0.550 -0.484 -0.484 -0.518 -0.518 -0.677 -0.677 -6-6-0.782 -0.782 -0.722 -0.722 -0.693 -0.693 -0.667 -0.667 -0.650 -0.650 -0.828 -0.828 2003年年9月月8日上午測試結(jié)果日上午測試結(jié)果第17頁/共28頁青藏鐵路路基通風(fēng)與填料改良試驗(yàn)研究青藏鐵路路基通風(fēng)與填料改良試驗(yàn)研究測試數(shù)據(jù)測

16、試數(shù)據(jù)探頭深度(m)熱敏電阻所側(cè)溫度普通通風(fēng)管透壁通風(fēng)管綜合處治段粒徑分選普通路基天然草皮1.21.26.239 6.239 4.746 4.746 0.80.85.370 5.370 4.444 4.444 3.917 3.917 4.467 4.467 5.216 5.216 0.40.43.324 3.324 3.612 3.612 0 04.203 4.203 3.278 3.278 2.721 2.721 3.065 3.065 3.671 3.671 -0.5-0.51.680 1.680 1.631 1.631 4.125 4.125 -1-11.878 1.878 1.471

17、1.471 0.643 0.643 0.994 0.994 0.804 0.804 3.801 3.801 -1.5-1.50.008 0.008 -0.020 -0.020 2.917 2.917 -2-20.080 0.080 -0.032 -0.032 -0.188 -0.188 -0.189 -0.189 -0.196 -0.196 1.557 1.557 -2.5-2.5-0.338 -0.338 -0.318 -0.318 0.031 0.031 -3-3-0.407 -0.407 -0.407 -0.407 -0.437 -0.437 -0.412 -0.412 -0.378 -

18、0.378 -0.378 -0.378 -4-4-0.612 -0.612 -0.576 -0.576 -0.570 -0.570 -0.539 -0.539 -0.520 -0.520 -0.651 -0.651 -6-6-0.787 -0.787 -0.744 -0.744 -0.714 -0.714 -0.694 -0.694 -0.677 -0.677 -0.840 -0.840 2003年年9月月27日下午測試結(jié)果日下午測試結(jié)果第18頁/共28頁第19頁/共28頁普通通風(fēng)管透壁通風(fēng)管綜合處治段粒徑分選段普通路基20032003年年9 9月月8 8日上午測試結(jié)果日上午測試結(jié)果01.53

19、4.567.5910.51213.515-7-6-5-4-3-2-101第20頁/共28頁01.534.567.5910.51213.515-6-5-4-3-2-1020032003年年9 9月月2727日下午測試結(jié)果日下午測試結(jié)果普通通風(fēng)管透壁通風(fēng)管綜合處治段粒徑分選段普通路基第21頁/共28頁青藏鐵路路基通風(fēng)與填料改良試驗(yàn)研究青藏鐵路路基通風(fēng)與填料改良試驗(yàn)研究初步認(rèn)識初步認(rèn)識1各處治方式對凍土路基都具有一定的冷卻效果。“透壁通風(fēng)管填料級配分選重組塑料排水板”的綜合處治方式和填料級配分選重組處治方式對凍土路基冷卻效果明顯，凍土上限抬升直觀。2 測試時(shí)間為9月份，且測試時(shí)間短，僅能看出透壁通風(fēng)

20、管和普通通風(fēng)管處治效果有細(xì)微的差別。3 青藏鐵路凍土測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了路基變形應(yīng)變儀傳感器CCD數(shù)據(jù)采集和光纖轉(zhuǎn)換傳輸，且實(shí)現(xiàn)變形遙測，具有較高的精度和穩(wěn)定性。4天然草皮保溫效果良好，因此在青藏鐵路修筑區(qū)及周圍對植被的保護(hù)具有很重要的意義。第22頁/共28頁存在的問題存在的問題u受研究經(jīng)費(fèi)的限制，試驗(yàn)路基規(guī)模較小，難以考慮尺寸效應(yīng)和各試驗(yàn)段的邊界效應(yīng) 。u青藏鐵路凍土測試系統(tǒng)的耗電量很大，受其限制，本可以進(jìn)行連續(xù)數(shù)據(jù)采集也不得不采用手動(dòng)采集以降低能耗 。u通風(fēng)管周圍最好設(shè)置砂礫石反濾層以充分發(fā)揮“透壁通風(fēng)管” 透風(fēng)降溫效果。同時(shí)應(yīng)配備可以開閉的風(fēng)門。以阻擋氣溫高于地溫時(shí)熱量向路基傳遞。第23頁/共28頁后期安排和改進(jìn)后期安排和改進(jìn)u開展“透壁通風(fēng)管+填料級配分選重組+塑料排水板”綜合路基結(jié)構(gòu)和冷卻機(jī)理研究。u改進(jìn)青藏鐵路凍土測試系統(tǒng)，開發(fā)低能耗且具有時(shí)事休眠功能的換代產(chǎn)品以取代現(xiàn)場