【摘 要】
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注浆作为高效快捷的加固技术,形式多样、安全可控、可天窗点作业,在高铁路基运营维护修复过程中经常被采用。其中,对于有砟轨道高铁路基注浆而言,注浆过程中经常会引起路基表面道砟冒浆的工程问题,同时还伴随隆起现象,对线路平顺性和行车安全造成了很大影响。本研究以有砟轨道高铁路基注浆过程中造成的表面冒浆隆起的工程问题为导向,主要开展以下研究内容:首先,建立注浆过程的流固耦合分析模型,深入分析渗流场与结构场之间
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注浆作为高效快捷的加固技术,形式多样、安全可控、可天窗点作业,在高铁路基运营维护修复过程中经常被采用。其中,对于有砟轨道高铁路基注浆而言,注浆过程中经常会引起路基表面道砟冒浆的工程问题,同时还伴随隆起现象,对线路平顺性和行车安全造成了很大影响。本研究以有砟轨道高铁路基注浆过程中造成的表面冒浆隆起的工程问题为导向,主要开展以下研究内容:首先,建立注浆过程的流固耦合分析模型,深入分析渗流场与结构场之间的耦合机制,并对其进行验证,验证本研究分析理论的可靠性。基于建立的注浆过程流固耦合分析理论,采用COMSOL Multiphysics有限元分析软件建立三维有砟轨道高铁路基注浆模型,利用软件中多孔介质渗流模块和固体力学模块,实现流固耦合理论公式的嵌入,同时考虑了浆液密度、渗透率、孔隙率、浆液黏度参数的动态变化,设置了相应的动态参数耦合方程。其次,对建立的三维路基注浆模型进行注浆压力、注浆深度、注浆角度、注浆管间距等注浆参数的分析,输出路基上表面的通量值和竖向位移值,以此来反应路基冒浆隆起情况,结果表明:对于注浆过程中造成的道砟冒浆问题来说,表面冒浆随着注浆压力的增大而增大,而随注浆深度、注浆角度下倾、注浆管间距的增大而减小,随后通过正交试验的极差分析得出结论:对于道砟冒浆隆起来说,注浆压力是影响最大的因素,以此为后续的施工优化控制分析提供依据。最后,针对注浆引起高铁路基表面冒浆隆起的工程问题,对高铁路基注浆的施工进行优化控制分析。对花管不分段注浆和袖阀管分段注浆两种典型的注浆工艺进行数值模拟,结果分析得知:与普通花管不分段注浆相比,采用袖阀管分段注浆过程中造成路基上表面的冒浆值同比最大减小49%,隆起值同比最大减小66%。同时,在采用袖阀管分段注浆工艺的基础上,本研究提出了施加上盖层的施工优化方法,更大程度地控制了高铁路基上表面冒浆,并对上盖层的不同形式进行模拟对比分析,优选出了控制效果最好的上拱型上盖层。通过采取袖阀管分段和施加上盖层的联合方法对高铁路基注浆施工进行优化,有效地控制了冒浆隆起,本文的研究结论可进一步加深对有砟轨道高铁路基注浆引发冒浆隆起问题的认知,对有砟轨道高铁路基注浆施工提供参考。
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