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《兰州大学》 2008年
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粉煤灰用做铁路填料的试验研究

尹亚雄  
【摘要】: “铁路路基”是为满足轨道铺设和运营条件而修建的土工建筑物,路基必须保证轨顶标高稳定,并与桥梁、隧道连接,组成完整贯通的铁路线路。路基既要有强度、刚度和稳定的要求,同时还必须耐久。现代铁路的设计中必须解决填料设计和工后沉降的问题。 随着我国铁路技术的不断发展,铁路路基设计发生了巨大变化,路基填料设计作为本体中最主要的部分,已得到了各方的重视,对不同填料性质的探讨已广泛开展,取得了较多经验,但对工业废料用于路基的研究还比较少,一般都简单的谈了施工检测和工程尝试,没有深入系统的从机理方面进行研究。 用轻质材料是目前对付路基工后沉降的有效手段之一,因此也是一个新的热点,现在有用泡沫板直接造路基的实例,在国外还有用橡胶土的工程,但使用面窄,造价高,研究较少。 粉煤灰作为燃煤电厂的废弃物,堆量大、占地多,严重污染环境,已经危及到自然生态的平衡和社会生活的质量,燃煤作为当今社会的主要初级能源,在能源日趋紧张的今天,占据着非常重要的位置,以现有的能源消耗速度来看,煤炭还能维持好几个世纪,而且在相当长的一段时间内占据相当大的比例,煤在利用时会产生大量的灰渣残留物,通常1吨煤燃烧后产生250~300千克粉煤灰,我国2000年粉煤灰的排放超过1.2亿吨,且以每年大于700万吨的速度增长。 粉煤灰是较常见的材料,实际上也是一种非常有用的土木建筑材料,已在不同领域内被利用,在混凝土方面的研究和利用较多,用于填筑路基,尚无系统研究。但目前我国粉煤灰的综合利用率约30%,大部分粉煤灰没有被利用,已成为影响我国经济和社会发展的主要生态环境问题。 粉煤灰自重较轻(一般10KN/m~3),作为一种稳定的轻质填料,一直是工程技术人员推广的理想材料,但由于多年来对路基工程的不重视,使得这方面的研究较少,加之铁路行业对安全的要求较高,则更多的限制了新材料的应用,随着近年铁路工程的迅猛发展,路基除了有强度、稳定性和耐久性的要求外,工后沉降也是一个重要的控制指标,这就要求对不断变化的速度目标值进行相应的地基处理,据不完全统计,一般地区普速铁路地基处理超过路基投资的10%,软土地区地基处理超过路基投资的50%,客运专线地基处理投资更高,因此,合理利用粉煤灰,减小地基处理投入意义重大。 本文在总结国内外已有资料的基础上,以室内试验入手,用岩土工程的方法,结合工程实际,得出如下结论: 1、通过对粉煤灰材料的微观分析,了解了粉煤灰的形成过程和形成机理,对研究粉煤灰的工程特性创造了条件; 2、通过室内试验和现场测试对粉煤灰的物理性质及静力、动力强度特性进行有关机理和变化规律的基础研究,同时对粉煤灰路堤的压实、压缩、承载力及稳定性进行相关的试验和数值分析研究,并探明部分指标之间的相互关系,实践表明,粉煤灰可用做铁路路堤填料,填筑的路堤稳定; 3、粉煤灰有良好的工程特性,在含水量、压实、本体沉降等方面优于普通土; 4、通过粉煤灰与掺合物的试验,得出了作为基床土和护坡块体的最佳配合比和工程性质,试验表明,粉煤灰改良后可用做路基基床填料,掺入水泥、石灰等制成块板,可用做包坡材料; 5、粉煤灰在失水后强度降低快,应包坡处理,包坡后不会对水质和周围环境造成污染; 6、粉煤灰自重轻,在地基处理和基底总沉降方面明显优与普通土,通过粉煤灰的工程效益分析,合理利用经济效益明显,同时,利用粉煤灰填筑路堤,实现废物利用,节约用地,减少粉煤灰的扬灰污染,也具有良好的工程和社会意义。 7、本次试验也结合具体工程对粉煤灰材料的可操控性能进行了研究,总结出了合理的施工工艺和施工方法。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:U214.1

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