第一章 绪论 1
1.1 重载铁路的定义和国内外现状 1
1.2 重载铁路路基工程的特点和病害易发原因简析 2
1.2.1 重载铁路路基工程的特点 2
1.2.2 重载铁路路基病害易发原因分析 2
1.3 研究重载铁路路基检测与强化技术的必要性 13
第二章 既有重载铁路路基静动力性能检测与评价方法 15
2.1 引言 15
2.2 既有铁路路基静动力检测目标与方法和特点 15
2.2.1 既有线路基检测的目标和特点 15
2.2.2 适合于既有铁路路基检测方法和内容 16
2.2.3 既有铁路路基检测工作的程序 17
2.2.4 既有铁路路基检测点数量 18
2.3 压实度K的检测与评价方法 18
2.3.1 压实度K的检测方法 18
2.3.2 压实度K抽检数量和检测点的布置要求与结果评价 20
2.4 地基系数K30检测与评价方法 22
2.4.1 地基系数K30检测方法 22
2.4.2 地基系数K30抽检数量和检测点的布置要求与结果评价 25
2.5 轻型动力触探试验与评价方法 27
2.5.1 轻型动力触探试验方法 27
2.5.2 抽检数量和检测点的布置要求 29
2.5.3 N10检测数据分析与加固效果评判 30
2.6 二次变形模量Ev2的检测与评价方法 31
2.6.1 二次变形模量Ev2的检测方法 31
2.6.2 抽检数量和检测点的布置要求 35
2.6.3 Ev2和Ev1检测数据分析与加固效果评判 37
2.7 动态变形模量Evd的检测与评价方法 38
2.7.1 动态变形模量Evd的检测方法 38
2.7.2 加固前后Evd检测点的布置要求 40
2.7.3 Evd检测试验数据整理 41
2.7.4 Evd检测数据分析与加固效果评判 41
2.8 新型车载雷达快速检测与评价方法 42
2.8.1 车载雷达快速检测方法与新型雷达系统原理 42
2.8.2 仪器设备和适用范围 44
2.8.3 实验步骤 44
2.8.4 数据处理基本流程 45
2.8.5 检测数据分析与判定 46
2.9 轨下弹性波检测技术与评价方法 48
2.9.1 轨下弹性波检测方法与改进原理 48
2.9.2 仪器设备和适用范围 49
2.9.3 实验步骤 50
2.9.4 数据处理基本流程 50
2.9.5 检测数据分析与判定 50
2.10 朔黄重载铁路路基病害现场调查与测试分析 52
2.10.1 现场情况 52
2.10.2 调查及试验内容 52
2.10.3 测试结果分析结论 61
2.11 朔黄重载铁路路基加固前后检测与评价分析 62
2.11.1 试验段工点概况 62
2.11.2 N10轻型触探试验与评价分析 64
2.11.3 灌砂法密度试验和酒精燃烧法测含水率及评价分析 68
2.11.4 K30平板载荷试验与评价分析 69
2.11.5 Ev2平板载荷试验与评价分析 76
2.11.6 Ed动态变形模量试验与评价分析 81
第三章 车载雷达道床与路基快速连续检测技术 95
3.1 引言 95
3.2 车载雷达道床与路基快速连续检测原理 96
3.2.1 探地雷达病害探测技术原理 96
3.2.2 一种铁路路基雷达探测信号中枕木干扰的压制算法 101
3.2.3 雷达影像信号分析处理流程 106
3.3 车载雷达探测系统结构设计 110
3.3.1 技术指标 111
3.3.2 技术特征 111
3.4 车载雷达探测系统硬件技术 112
3.4.1 网络化多通道探地雷达研究与开发 112
3.4.2 控制单元研究 112
3.4.3 大功率发射机研制 115
3.4.4 高精度探地雷达接收机研制 116
3.5 车载雷达探测系统软件 117
3.5.1 对话框界面 117
3.5.2 “参数设置平台”开发说明 119
3.5.3 调试及采集完整控制流程 123
3.5.4 文件结构 123
3.5.5 室内实际测试 127
3.6 现场测试实验与分析 129
3.6.1 室内实测模拟数据的雷达影像处理结果 129
3.6.2 现场测试试验 130
3.6.3 测线布置及参数设置 133
3.6.4 数据处理及分析方法 134
3.6.5 现场测试分析 136
3.6.6 试验结论 158
第四章 轨下弹性波路基检测技术 161
4.1 引言 161
4.2 轨下弹性波路基检测技术原理 162
4.2.1 道床与路基结构层弹性力学特性及物理模型 162
4.2.2 反射波地震勘探原理 163
4.2.3 分层结构路基状态拟模态响应研究 164
4.2.4 双能量地震采集技术原理 171
4.3 弹性波探测系统整体结构设计 178
4.3.1 采集板原理 179
4.3.2 微弱地震信号采集与预处理 179
4.3.3 控制系统原理及系统电路板功能划分 180
4.4 弹性波检测系统硬件技术 182
4.4.1 DSP信号采集板设计与实现 182
4.4.2 ARM板设计与实现 196
4.5 弹性波检测系统软件 206
4.5.1 精密工程地震数据采集系统软件原理 206
4.5.2 DSP采集板软件设计与实现 208
4.5.3 ARM板LINUX系统移植 208
4.5.4 ARM板LINUX驱动程序开发 220
4.5.5 ARM板采集程序开发 221
4.5.6 PC可视化软件开发 222
4.5.7 轨下弹性波路基检测成套装备 223
4.6 现场测试实验与分析 223
4.6.1 现场试验简述 223
4.6.2 资料解释及成果分析 226
4.6.3 轨下弹性波精细探测实施技术 231
第五章 道床阻力及枕下道床刚度快速检测技术 235
5.1 引言 235
5.1.1 道床阻力 235
5.1.2 枕下道床刚度 239
5.2 道床状态参数检测加力架工装研发 239
5.3 道床状态参数检测系统的研制 243
第六章 路基状态评估方法与技术 247
6.1 引言 247
6.2 有砟轨道路基状态评估工作的特点 248
6.2.1 有砟轨道路基病害评估工作的特点 248
6.2.2 有砟轨道路基现状评估指标的选择 249
6.2.3 有砟轨道路基病害综合评价模型选择 250
6.3 有砟轨道路基状态等级划分 250
6.3.1 等级数目的确定 251
6.3.2 主观因素影响的减小 251
6.3.3 路基状态等级划分过程 251
6.3.4 有砟轨道既有路基病害等级划分 252
6.3.5 支挡结构状态等级 257
6.3.6 过渡段状态等级划分 258
6.3.7 路基沉降变形预警等级划分 258
6.4 路基状态评估指标体系 259
6.4.1 指标体系建立原则 259
6.4.2 评估指标分类和标准化处理 260
6.4.3 铁路路基状态评估指标体系组成 261
6.4.4 路基状态评估指标体系 262
6.4.5 高填方路堤边坡稳定评价指标 264
6.4.6 高填筑路堤边坡稳定评估可靠度指标 267
6.4.7 高填方路基铁路支挡结构模糊随机可靠度指标计算 272
6.5 既有铁路路基变形评估与预测 277
6.5.1 铁路路基变形计算方法 278
6.5.2 既有铁路路基变形预测数据库的建立 279
6.5.3 路基沉降预测方法的选择 280
6.5.4 路基变形监测数据库 282
6.5.5 路基变形评估子系统设计 282
6.5.6 路基变形评估模块构成 283
6.5.7 路基沉降变形预警体制 292
6.6 路基状态评估系统的软件实现 293
6.6.1 数据库管理 293
6.6.2 系统评估模块 296
6.7 朔黄重载铁路路基状态评估 297
6.7.1 朔黄铁路线路路基基本概况 297
6.7.2 评估区段的工程地质概况 298
6.7.3 评估区段既有路基病害评估 299
6.7.4 路涵过渡段评估 302
6.7.5 路桥过渡段评估 303
6.7.6 高填方路堤稳定性评估 303
第七章 重载铁路路基加固原则和控制标准 305
7.1 国内外路基加固技术现状 305
7.1.1 国外路基加固技术现状 305
7.1.2 国内路基加固技术现状 306
7.2 既有线重载扩能路基动应力分布特征研究 310
7.2.1 既有线提速条件下路基动应力分布特征 310
7.2.2 既有线重载条件下路基动应力分布特征 312
7.3 既有线重载扩能路基面动应力计算方法 317
7.3.1 路基动应力幅值的数学表达 318
7.3.2 列车轮载在轨枕上分布应力计算 320
7.3.3 路基面动应力计算 323
7.4 既有线重载扩能路基重复荷载下的变形控制 324
7.4.1 重复荷载作用下路基的临界动应力与永久变形 324
7.4.2 路基的永久变形计算方法 325
7.5 重载扩能路基的加固控制条件及标准 327
7.5.1 一般地段的加固要求及标准 327
7.5.2 桥、涵路过渡段 328
第八章 斜向旋喷桩加固路基的机理 330
8.1 引言 330
8.2 斜向水泥土桩法加固原理 330
8.2.1 高压水喷射流的特性 330
8.2.2 单液高压喷射流的构造 332
8.2.3 加固机理 333
8.2.4 斜向水泥土桩存在的问题 337
8.3 斜向水泥土桩加固路基室内模型试验 337
8.3.1 模型试验理论依据及设计方案 338
8.3.2 病害路基受力变形特征 342
8.3.3 水泥土桩体受力变形特征 348
8.3.4 模型试验小结 350
8.4 重载铁路斜向水泥土桩加固方法的数值分析 351
8.4.1 简述 351
8.4.2 模型建立及计算工况 351
8.5 纵向桩间距、处理深度影响分析 355
8.5.1 计算工况 355
8.5.2 路基顶面沉降 356
8.5.3 路基坡面位移 360
8.5.4 路基底面沉降 367
8.5.5 基底应力分布 369
8.6 水泥土桩的受力特性 371
8.6.1 水泥土桩轴力 371
8.6.2 水泥土桩弯矩分析 374
8.7 交叉长度的影响 376
8.7.1 计算工况 376
8.7.2 路基顶面沉降 377
8.7.3 路基坡面位移 378
8.8 竖向加桩排数对路基顶面沉降的影响 379
8.8.1 计算工况 379
8.8.2 路基顶面沉降 380
8.9 交叉角度的影响 382
8.9.1 计算工况 382
8.9.2 路基顶面沉降 383
8.9.3 路基坡面位移 384
8.10 重载铁路水泥土桩加固设计方法 385
8.10.1 设计计算方法假定 386
8.10.2 简化设计模型的建立与计算步骤 386
8.10.3 计算实例 388
8.10.4 计算方法评价 392
8.11 结论 394
8.11.1 纵向桩间距影响分析结论 394
8.11.2 加固深度影响分析结论 394
8.11.3 桩体交叉长度影响分析结论 395
8.11.4 竖向加桩排数对路基顶面沉降的影响 396
8.11.5 桩体交叉长度影响分析结论 396
8.11.6 水泥土桩受力特性分析结论 396
第九章 斜向旋喷桩加固既有路基施工技术 398
9.1 引言 398
9.1.1 高压喷射注浆法的概况 398
9.1.2 斜向水泥土桩法主要特征 399
9.2 高压喷射注浆法施工参数的确定方法 401
9.2.1 工程勘察 401
9.2.2 室内配方与现场喷射试验 402
9.2.3 注浆材料及配方 403
9.3 施工机具及监测仪表 411
9.3.1 施工机具 411
9.3.2 监测仪表 427
9.4 斜向水泥土桩法的施工 428
9.4.1 组织与准备工作 428
9.4.2 施工顺序与操作 428
9.4.3 施工质量管理 435
9.4.4 施工安全与行车安全 436
9.4.5 常见问题的预防及处理 440
9.4.6 施工注意事项 441
9.5 质量检验和工程验收 443
9.5.1 一般规定 443
9.5.2 检验项目与方法 443
9.5.3 一般项目与检验方法 445
主要参考文献 446