摘要：路基粗粒土填料的连续振动压实质量评价仍缺乏颗粒运移、骨架和空隙结构特征等细观指标,为此,针对振动压实最优激振参数组合下的粗粒土填料,基于高精度工业X射线计算机断层扫描(XCT)及三维重构技术,从细观尺度对比分析了基床填料内部颗粒运动、迁移和分布规律,量化分析了不同阶段填料内部三维空隙结构演化特征。研究结果表明:振动荷载作用下粗粒土填料颗粒在第1阶段以竖向运动为主,填料内部空隙减小并逐渐形成骨架;颗粒在第2阶段主要在水平面移动及竖直面内滚动,颗粒间的咬合嵌挤作用增强;当超过60%的颗粒其长轴倾角绝对值大于60°时,表明填料已基本接近或达到较优压实状态;相比其他粒径颗粒,4.75~9.5 mm和2.36~4.75 mm两个粒径范围内的颗粒处于粗细颗粒的分界,在振动荷载作用下更趋向于调整自身的位置,进而强化粗颗粒间的骨架效应;随着压实过程的推进,填料内部粗颗粒骨架结构逐渐形成且细颗粒不断填充骨架结构的空隙,面空隙率沿试样高度方向的不均匀性减小,空隙整体形状向规则型发展且空隙间的形态差异不断减小。研究结论可为粗粒土填料室内振动压实质量评价提供更全面的颗粒运动和空隙结构特征等微细观指标。

摘要：采用浆体贯入度试验方法,研究了不同水粉质量比的水泥净浆、水泥粉煤灰浆体和水泥硅灰浆体粘稠度变化规律,分析了混合料拌和过程中浆体与集料的粘附状况以及振动压实下混合料浆体析漏情况,提出了适合振动压实工况的无砂多孔混凝土组成设计方法。分析结果表明:在混合料拌和过程中,随着浆体贯入度的增大,浆体在集料上的裹覆量先增大后减小,贯入度在20～40mm时的裹覆能力较强;在振动压实条件下,浆体不出现析漏且试件完整时,浆体贯入度在20～25mm之间;设计的孔隙率为21.8%的无砂水泥混凝土,试件内部孔隙均匀,28d抗压强度能够达到22.8MPa,抗折强度达到3.4MPa。

摘要：采用基于动土压力盒(earth pressure cells,简称EPCs)、线位移传感器(linear variable differential transformers,简称LVDTs)等的动力测试技术,结合原位振动碾压试验,研究了压实过程中堆石体内部的应力变形特性和能量输入机制,并确定了碾压堆石料的最大干密度。结果表明:(1)碾压试验深度范围内堆石体的实测附加峰值应力在0.3~1.4 MPa之间,其中动应力峰值在0.22~0.82 MPa之间,且沿层深表现为指数衰减规律。(2)实测动应变明显滞后于动应力,且随着碾压遍数的增加,滞回圈变陡变小,土体刚度增大、阻尼减小。(3)采用频谱分析方法得到试验堆石体的激振应力分量、静线压力分量和变形,建立振动碾输入堆石体能量与检测干密度之间的关系,求得堆石体的最大干密度以及在不同碾压遍数下的相对密度,可为堆石坝填筑采用相对密度指标进行质量控制提供依据。

摘要：本文旨在探究粗颗粒(粒径d>5 mm)细长比对粗粒土填料振动压实特性的影响机制,深入揭示粗粒土填料振动压实机理。首先,基于优化Viola-Jones算法建立颗粒形状采集系统,通过几何算法量化粗颗粒细长比;其次,基于自研智能振动压实仪,选择3组不同细长比的粗粒土填料,开展大型振动压实试验,并通过物理-力学指标揭示细长比与粗粒土压实特性之间的相关性;最后,建立振动压实离散元数值模型,并通过孔隙率、颗粒应力以及颗粒运动特性等细观指标揭示细长比对粗粒土填料压实特性的影响机制。研究结果表明:在振动压实过程中,存在最优细长比使粗粒土填料密度最大,粗粒土填料承载力随细长比增加而增加;在数值模型中,粗粒土填料内部孔隙率随细长比增加而减小;细长比越小,颗粒应力越集中,导致颗粒破碎现象越显著,同时,颗粒运动也越剧烈,其中,细颗粒运动位移比粗颗粒的大。

摘要：为了适应被压实材料的多样性和强化压实过程，提出了由两个或两个以上的简谐振动复合而成的多频合成振动压实方法，以双频合成振动压实为例，分析了双频合成振动的特点，给出了高频取45～65Hz，低频应与路基压实的要求相适应的取值原则。设计制造了试验样机，对样机工作速度、功率和压实度等进行了测试，完成了性能试验研究。试验结果表明：样机工作性能稳定，与单频振动相比较，在双频振动的各工况下，都有较好的压实质量，证明双频振动压实比单频振动压实具有明显的优越性。

摘要：针对现有振动压实设备的局限性,研制一种振动参数调节广、能够实时监测填料干密度的室内智能振动压实设备,并进一步量化评估填料压实状态动刚度和强度的新指标。基于振动理论,揭示室内振动压实设备稳定工作机制,提出振动参数动态优化方法,基于表面沉降理论提出干密度实时计算方法,结合压密曲线建立压实性能评估方法,分别从滞后角修正刚度理论和相似修正强度理论,提出刚度和强度等力学指标对压实状态进行综合评估方法;研发室内振动压实系统以及数据采集分析软件,分析系统部件的工作性能和指标的测试计算方法;最后,开展室内振动压实试验。研究结果发现,增大容器直径和设备自重可显著提高填料干密度;当系统处于共振频率下,填料动刚度减小,承载能力增大;基于振动参数动态优化方法,能够有效减少30%振动能量输出,进一步提高压实效率,减少压实器械磨损及颗粒破碎。研究成果有助于加深对振动压实成型机理的分析,为振动压实试验方法在高速铁路路基建设中推广应用提供理论基础。

摘要：通过建立路基离散元模型和土工格室有限差分模型,开展了一系列有限差分法-离散元法(finite difference method-discrete element method,简称FDM-DEM)耦合数值计算,探明了土工格室加筋路基在振动荷载作用下的压实行为。进一步揭示了土工格室对路基压实后水平残余应力的贡献,并在此基础上,提出了土工格室加筋路基的预应力效应,以体现施工期格室填料在经历加载并卸载后引起的格室撑阔对加筋效果的提升。结合微观接触组构、配位数变化、压实过程的应力路径,探讨土工格室加筋路基预应力效应的形成机制。研究结果表明,相较于未加筋路基,土工格室可以提高加筋路基的回弹模量,增加压实路基的水平残余应力。在振动荷载作用下,土工格室呈现上开口的喇叭形,土工格室口袋被撑阔,格室壁的最大应变为0.17%~0.21%。接触力分布也表明,在振动压实作用后,力链由竖直向水平方向发展,这体现在水平残余应力的增加,而土工格室则进一步提升了颗粒的横向接触力。

摘要：为了探讨多频合成振动压实的机理,设计了双频合成振动压实机,从理论上分析了样机各参数对压实度的影响。采用正交试验方法,对样机频率及频率比、振幅及振幅比、相位参数等进行了试验研究,根据试验结果分析,给出了较合理的参数组合。结果表明:两频率成分的相位差及频率比对压实度的影响最明显;两频率成分的振幅及其振幅比对压实效果的影响较明显,其中低频振幅对下层压实度的影响较大;两频率成分的频率值对压实效果的影响不大;激振器的相位对压实效果的影响较小。

摘要：为准确表征出高铁级配碎石填料的压实过程,采用新型智能振动压实仪,分别从物理力学层面表征出级配碎石的压实过程。提出改进Viola-Jones算法量化出振动压实过程中级配碎石颗粒粒径、颗粒形状的演化规律,最后通过离散元方法揭示了振动压实中的颗粒破碎对级配碎石宏细观力学性能的影响机制。研究结果表明:在振动压实试验中,级配碎石的干密度在振动压实过程中不断增大,而力学性能Kb却出现了“软化”的现象;级配碎石在振动压实前后级配没有明显变化,内部粗颗粒细长比变化也不明显,而圆度在压实后逐渐增加,表明级配碎石在振动压实过程中的颗粒破碎模式并非为颗粒被压碎,而是颗粒边缘突出、薄弱部位被分化、磨圆,可采用圆度来量化振动压实过程中颗粒破碎程度(研磨度);试样强度随着研磨度的增加而逐渐减小,且呈现出三阶段演化机制:0.1≤DF≤0.4时,试样强度损失较小;0.4<DF<0.7时,试样强度出现明显损失;0.7≤DF≤1.0时,试样强度没有明显损失。并通过颗粒平均配位数、滑动与转动等细观指标进一步揭示了振动压实中的颗粒研磨度对试样强度影响机制。研究成果可进一步揭示高铁级配碎石振动压实机理,也可为高铁路基智能压实控制技术奠定理论基础。

摘要：为了提高压实质量和压实效率,提出了一种双频双幅合成振动压实方法,介绍了这种压实方法的基本原理和前3轮试验样机的设计方案及试验结果,认为双频振动压实机设计的主要参数是两频率比、两振幅比、两频率相位差和激振器初始安装角,应综合考虑它们对压实过程的影响。研究结果表明,与传统的单频振动压实方法相比较,双频双幅合成振动压实方法的主要特点是压实度较高,压实效率较高,对多种材料的适应性好,但需要的振动功率增大。