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高速铁路路基长期变形状态控制技术
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  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    U213.244
  • 关键词:
  • 成果简介:
    路基是高速铁路线路的重要基础结构。路基长期变形将导致线路性能劣化、部件伤损失效,严重时甚至危及行车安全,其限值随列车运行速度提髙呈数量级减小,无砟轨道路基已严至毫米级。对于由天然碎散多相岩土材料组成的厚达数十米且处于水热交变环境中的路基,如何实现百年服役期毫米级长期变形的有效控制,是高速铁路路基建造与运维所面临的关键技术难题,主要体现为“设计难、评价难、维修难”。团队历经10余年研发,针对“低阶”变形分析-限值控制的传统方法困境,以“高阶”变形速率演化为切入点,引入变形状态控制技术思想,形成了“材料变形状态分类、结构设计状态协同、建养过程状态检调”的高速铁路路基长期变形状态控制技术体系,取得以下主要发明成果: 发明点一:高速铁路路基土工材料长期变形的状态分类与识别技术 基于能量耗散性碎散材料变形演化规律,提出了动/静荷载下路基土工材料长期变形的四状态分类原则:采用非线性系统的分形和突变理论,建立了以变形速率为核心的状态分类阈值判别准则:通过揭示变形时间效应幂律表征与荷载水平的非线性映射关系,发明了变形状态阈值参数试验方法及系列精细化试验装置。形成/土工材料长期变形的状态分类与识别理论及参数试验技术,为髙铁路基结构状态设计与建养过程状态检调奠定了基础。 发明点二:高速铁路路基土工结构长期变形的状态控制设计技术 针对高铁无砟/有砟轨道对基础结构变形适应能力的差异性,明确了无砟轨道路基需满足快速收敛、有砟轨道可处于缓慢稳定的长期变形状态控制目标,建立了高周长时动/静荷载下基于长期变形状态控制的路基土工结构设计方法,发明了适应复杂条件的路基新结构。形成了结构层位自上而下、荷载效应由动至静的路基时空全域长期变形状态协同设计技术,实现了“限值控制”转向“状态控制”的技术突破,解决了高铁路基长期变形控制的“设计难”。 发明点三:高速铁路路基长期变形的建养过程状态检调技术 针对高铁路基填料选用要求严、压实检测耗时长、复杂条件长期变形测试误差大、特殊区段变形修理效率低的技术难题,发明了路基设计填料甄选的预评判方法及压实检测的K30。试验优化技术,研发了远基点大温差下的长期变形监测装置,建立了以动变形为指标的路基状态评判方法,发明了路基特殊变形的快速修复技术。实现了施工建造中的状态高效检控与运营维护期的变形快速控,解决了高铁路基长期变形控制的“评价难”与“维修难”。 项目构建了基于“状态控制”的高铁路基结构设计方法及指标体系,实现了高铁路基毫米级长期变形控制的技术突破。获发明专利20项、实用新型7项、软件著作权3项,出版论著1部,发表论文121篇,关键成果被4部铁路行业标准采纳。相关成果在成渝、武九等逾20条总长8000余公里高铁线路的路基工程中应用,产生经济效益约6.15亿元,并为伊朗德伊高铁等“一带一路”国际合作提供了技术支持。获四川省技术发明一等奖1项和行业协会科技一等奖2项。
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