鐵路道砟試驗數據探析

2013-12-31 06:50:30張文

山西建筑 2013年9期

關鍵詞：鐵路

張文

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司中心試驗室，天津 300251)

1 簡述

鐵路碎石道砟是鐵路路基結構的重要組成部分，而選擇可用于生產鐵路碎石道砟的巖石是鐵路設計及建設過程中的重要環節，從2004年鐵路加快建設至今，我院試驗室作了上百組鐵路道砟試驗，對這些試驗資料進行篩選分析，可以發現一些規律，對快速判定巖石是否可用于生產鐵路碎石道砟，有非常重要的作用。

國內鐵路碎石道砟的評定標準及試驗方法，到目前為止發布過3次，分別在1959年，1990年及2008年，規范分別為鐵69-59，TB/T 2140-90，TB/T 2140-2008，從2004年至今的試驗依據主要是后兩次規范。

按TB/T 2140-90鐵路碎石道砟評定標準規定鐵路碎石道砟分為一級和二級道砟，隨著鐵路的提速，道砟的評定標準也相應提高，按TB/T 2140-2008鐵路碎石道砟評定標準規定，鐵路碎石道砟分為特級和一級道砟，廢除了二級道砟。

本次匯總，是兩次規范指導下的試驗數據，最終的判定向TB/T 2140-2008規定靠攏。

鐵路道砟的試驗，主要是對巖石的抗磨耗抗沖擊性能、抗壓碎性能、滲水性能、抗大氣腐蝕破壞性能、穩定性能等進行試驗檢測，再將試驗數據與相應的評定標準進行比較，以判定道砟的等級。

其中抗壓碎性能是更為重要的指標，對判斷特級和一級道砟起著決定作用。

抗壓碎性能試驗包括:標準集料壓碎率CA、道砟集料壓碎率CB。

按TB/T 2140-90規定:

一級道砟CA＜9%，CB＜18%;

二級道砟9%≤CA＜14%，18%≤CB＜22%。

按TB/T 2140-2008規定:

特級道砟CA＜8%，CB＜19%;

一級道砟8%≤CA＜9%，19%≤CB＜22%。

CA值要求提高了，而在實際工程試驗中，對巖石檢測最多的指標應該也是標準集料壓碎率CA，混凝土骨料試驗中也有這類指標的檢測，該指標檢測方便直觀。

本次匯總在對各類巖石分別總結的基礎上，通過對標準集料壓碎率CA數據的匯總分析，可以找到CA值與巖石等級的關系，用來提高鐵路碎石道砟初步判斷的準確性。

工程中所使用的巖石，按形成條件分為火成巖、沉積巖、變質巖三大類。

火成巖:火成巖由地殼內部熔融巖漿上升冷卻而成，又稱巖漿巖。根據冷卻條件不同又分為深成巖、噴出巖及火山巖三類。工程中常見的有花崗巖(深成巖)、玄武巖、安山巖、輝綠巖(噴出巖)。

沉積巖:沉積巖是由原來的母巖風化后，經過搬運、沉積和再造巖作用而形成的巖石，又稱水成巖，根據沉積方式，沉積巖可分為機械沉積巖、化學沉積巖、生物沉積巖，工程中常見的有石灰巖、白云巖等。

變質巖:變質巖是原生的火成巖或沉積巖經過地質上的變質作用而形成的巖石，工程中常見的有片麻巖、石英巖等。

首先將歷年所做過的鐵路碎石道砟試驗結果匯總，該次共匯總180多組試驗數據，再利用EXCEL表，對這些數據給予篩選分析。

2 火成巖

1)花崗巖。

花崗巖屬火成巖的深成巖，是火成巖中分布最廣的一種巖石，其主要礦物成分為石英、長石及少量暗色礦物和云母。花崗巖是全晶質的(巖石中所有成分皆為晶體)，按結晶顆粒大小的不同，可分為細粒、中粒、粗粒及斑狀等多種，在檢測中發現細粒花崗巖與粗粒花崗巖差別很大。

該次共匯總32組花崗巖的試驗數據，先對花崗巖的標準集料壓碎率CA的分布進行統計(見圖1)，CA值的范圍是20% ＞CA＞5%，再對花崗巖的道砟集料壓碎率CB的分布進行統計，見圖2。

圖1 花崗巖CA的分布

圖2 花崗巖CB的分布

CB值的范圍是26% ＞CB＞12%，而同時滿足CA＜8%，CB＜19%的樣品，只有4組，符合特級道砟的要求。

按道砟的等級特級、一級、二級、不合格，可看到該種巖石的等級分布情況，見圖3。

圖3 花崗巖32組的等級分布

經統計發現，花崗巖的抗壓碎性能CA，CB值波動范圍較大，主要是其中粗粒花崗巖，云母含量較多且風化比較嚴重，抗壓碎性能很差，而一小部分質的密實的細粒花崗巖，抗壓碎性能很強，能夠達到特級道砟的要求，總體上看這種巖石，可以用于生產道砟，如果將其中細粒花崗巖的CA值控制在7.7%以內，可以滿足一級或特級道砟的要求。

2)玄武巖。

玄武巖屬火成巖的噴出巖，是巖漿噴出地表時，在壓力急劇降低和迅速冷卻的條件下形成的，所以大部分未及結晶，多呈隱晶質或玻璃質結構。

該次共匯總38組玄武巖的試驗數據，先對玄武巖的標準集料壓碎率CA的分布進行統計，見圖4。

CA值的范圍集中在9% ＞CA＞3.5%，再對玄武巖的道砟集料壓碎率CB的分布進行統計，見圖5。

CB值的范圍是22% ＞CB＞8%，而同時滿足CA＜8%，CB＜19%的樣品，有26組，符合特級道砟的要求。