摘要
我国在建设重载铁路的过程中曾普遍选用细粒土作为路基基床材料，但在季节性冻土区，冻融循环易引发路基细粒填料的大变形，极大程度影响货物的运输效率及安全。因此，开展针对重载铁路路基填料的冻胀变形特性研究，对既有线路的维护和新建线路建造具有重要的指导意义。 本文以朔黄铁路神池至宁武段路基病害处为研究背景，采用现场监测与室内试验相结合的方式对路基填料的冻胀变形进行研究。通过现场监测探究季冻区铁路路基的地温、含水量、冻胀变形量和振动加速度的规律，同时为室内试验的开展提供参考;通过室内试验研究细粒土的冻胀特性，并结合PIV技术对土体局部变形和冷生构造进行分析。主要工作和结论如下: （1）基于路基病害典型断面处构建的远程监测系统，分析地温、含水量、冻胀变形量和振动加速度等参量的变化规律。结果表明:在大气温度影响下，路基地温和含水量随之发生变化，进而引发冻胀融沉变形;监测断面横向存在地温和变形的差异;监测位置的含水量主要受大气降水影响;冻结期路基刚度和不均匀变形程度均增大，导致列车通过时的振动反应加剧。 （2）在开敞系统下对试验土柱进行阶梯降温下的室内冻胀试验，探究路基填料的冻胀变形规律。结果表明:在每个阶梯降温过程中，冻结区温度梯度先增加后减小，最终趋于稳定状态，最大温度梯度为2.48℃/cm;随着上冷浴盘温度的逐级降低，冰透镜体沿冻结深度逐级形成而引起冻胀量的增大;试验过程中，土柱一直处于补水状态，大致可以分为缓慢补水阶段、快速补水阶段和线性补水阶段;冻结后试样内部最大含水量出现在土柱冻结锋面附近。 （3）结合PIV技术和冷生构造探究路基填料的局部冻胀变形规律，发现:土柱在冻结过程中，冻结锋面以上发生冻胀变形，冻结锋面以下发生压缩，冰透镜体生长的温度范围低于试样的冻结温度;在阶梯降温下，随着上冷浴盘温度的降低，冻土区整体状构造带减少，随着冻结深度的增加，冻土区薄层状构造带厚度增加，而冰透镜体构造带和未冻区的整体状构造带均减少。
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