千枚岩弃渣改良后用作铁路路基填料的数值模拟研究

鲁得文 赵 磊

（1.杨凌职业技术学院建筑工程分院，陕西 杨凌 712100）

（2.重庆市轨道交通设计研究院有限责任公司，重庆 401122）

0 引言

千枚岩岩体抗风化能力弱，强度及水理特性均较差，遇水、风化后其抗压强度会急剧降低，难以直接使用到铁路工程建设中，如何将分化千枚岩用作路基填料成为工程人员急需解决的现实问题。关于千枚岩弃渣的研究国内外已经取得了丰富的经验，方焘等分析了风化千枚状板岩的力学特性，表明风化千枚状板岩压实后沉降较小，但千枚岩浸水后容易发生软化，采用其填筑路基时应注意加强防排水；熊跃华等采用室内相似材料模型试验研究了软岩路基的施工工艺和稳定性；赵磊等研究了水泥改良千枚岩弃渣改良前后的性能。本文在前人研究的基础上通过有限元软件进行数值模拟，研究了千枚岩弃渣在水泥改良前后用作铁路路基填料在一定时速动荷载影响下的变化情况，从而为千枚岩弃渣在铁路路基填料稳定性和安全性提供理论依据。

1 模型建立

本次建模采用有限元分析软件MIDAS/GTS为数值模拟基础平台，使用其提供的时程分析功能模块进行路基动力分析模拟，所建模型见图1所示，选取列车时速为160km/h，考虑改良前和5%水泥改良后两种工况。

图1 所建模型结构单元图

2 计算结果与分析

2.1 竖向位移分析

图2至图3为路基在160km/h时速下改良前后的竖向位移云图，由图中可以看出改良前的竖向位移最大值大约在6.5mm，改良后竖向位移在1.36mm左右，改良后竖向位移较改良前有较大的减少，由此判断改良效果较好。

图2 改良前竖向位移云图

图2 改良后竖向位移云图

2.2 最大主应力分析

改良前后最大主应力云图见图3、图4所示，由图中可以看出在改良前后其最大主应力有较大的增大，这与其改良后路基的刚度增大有一定的关系，也验证了用水泥改良千枚岩弃渣其改良效果明显。

图3 改良前最大主应力云图

图4 改良后最大主应力云图

3 结论

通过数值模拟对千枚岩弃渣用作铁路路基填料在一定速度下其路基特性进行分析，得出以下结论：

（1）改良前路基的竖向位移最大值大约在6.5 mm，改良后竖向位移在1.36mm左右，改良后竖向位移较改良前有较大的减少，由此判断改良效果较好。

（2）改良后路基最大主应力有较大的增大，这与其改良后路基的刚度增大有一定的关系。