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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