鐵路振動的附加應力及其致塌機理分析

提問者:用戶ROXJ 發布時間: 2024-12-14 06:25:41 閱讀時間: 3分鐘

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岩溶塌陷中的振波所產生的附加應力大小,可能在前述現場實驗的成果上,經由過程壓力標定的辦法來處理。田野實測的振波壓力為水柱高,為了將其變為現實的壓力值,我們採用室內模仿標定的辦法,即製作一個壓力盒(10cm×10cm×20cm),壓力盒邊留有加壓用的預留孔,為模仿田野情況,將田野用的測壓盒放入其中,用粘土將其四處壓實,再將樣盒放在測壓儀上。測壓儀為YYW-2 型應變把持式無測限壓力儀(南京泥土儀器廠制)。測壓儀經由過程壓力軸,再經由過程預留孔,經由過程均壓板向測壓盒施壓,因為有均壓板,所以施加壓力是均勻的。施壓過程為單軸,但其他多少個偏向受束縛,與田野情況基本相同。電機動員的壓力軸可能較機動地作往複活動,施壓後同田野一樣構成水柱,讀下水柱高,記下響應的測壓儀讀數,反覆停止多次,最後將所得數據繪成曲線,掉掉落最後的水柱高與壓力的關係,如圖6-6所示。該關係與預感雷同為明顯的直線。經由過程該直線可反查咨意水柱高所對應的壓力值。從圖中可能看出,壓力的範疇在0.1~0.3N/cm2。在振動數值模仿中,將靜力扣除後,振波所產生的附加應力在0.005~0.5N/cm2(拜見6.6節),所以可能認為標定線是有效的。

顯然,與土層破壞時的應力比擬,該應力值偏小,缺乏以直接對土層產生破壞。但在與自重應力相疊加耦合後感化於土體,可使土層中的應力分佈產生改變,當土層中部分應力因此而增高時,可能形成塌陷;另一方面,因為振涉及其反射波周期性累加,渺小的破壞經過一準時光的累積,可使土層產生累積破壞。

在鐵路沿線的塌陷實例中,也反應出這種破壞累積景象。貴昆線于海子,兩次塌陷形成列車顛覆都產生在列車尾部三節車廂;盤西線車轉彎站頭有兩次塌陷均在列車事先產生。

假如再考慮天然界中水的散解、硬化及牢固效應,土層將表示為愈加脆弱的特徵。現實上,振動對土層產生的附加力一方面可對土洞四周的臨空部位產生直接的破壞;另一方面,在土洞中的臨空面處,很小的力可使土層產生位移,從而使土洞擴大年夜,最後產生掉穩景象。

圖6-6 壓力標定成果圖

當有地下水位處於土洞以下時,對土洞的牢固更是倒黴。因為振動前提下岩溶水的動亂帶來的「水動效應」可使土的內聚力降落。當振波到來時,渺小的力可使土粒活動,從而使土洞擴大年夜招致塌陷的產生。

經由過程以上的分析,可知這類振動致塌過程重要有動荷載的耦合效應及土破壞累積而惹起,因此可總結為「動荷載疊加耦合—破壞累積—重力致塌」機制。在特其余情況下(如動力加載前土洞處於極限牢固狀況),可為「動荷載疊加耦合—重力致塌」機制。

鐵道部第四計劃院曾經對日本某高速列車在軌道附近產生的振動減速度作過研究,重要目標是為了研究列車在高速度運轉時的路堤計劃成績,可作為參考跟比較。在其研究中實測的減速度值在5~20m/s2之間,減速度過程曲線也有類似的脈衝特點,表示為脈衝波的特徵。這闡明形成這種脈衝特徵的原因未必在土層外部,有可能是車輪分佈特點所決定的,即車輪與伸縮縫相撞的霎時,減速度被加到了路基上,鋼軌的彈性特徵決定了在車輪事先作響應的反偏向活動;但車輪的間距以致第二次碰撞與第一次碰撞的時光間隔非常短,鋼軌來不及做反向的活動,或來不及實現反向活動,第二次碰撞又離開。如此類推,就可能構成脈衝波的特徵。這方面的深刻研究涉及多方面的知識,有待進一步的探究。

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