一種高分子材料的室內注膠試驗研究

摘 要：針對有砟鐵路的翻漿冒泥病害，本文采用室內模型試驗，模擬鐵路路基不開挖的柱狀注膠試驗，分析了注膠材料在不同土層的流動狀態、反應情況和各層典型的膠結面狀態，發現注膠材料可在孔隙率較大的結構層形成一個整體，土體強度提高，起到了加固土體的作用，但注膠材料與各層材料膠結時會造成一定的體積增長，出現道床抬升問題。

關鍵詞：翻漿冒泥；室內模型試驗；注膠試驗

1 引言

由于鐵路路基巖土材料的特性，當列車通過軌道時，產生的動荷載作用，導致液化基床出現向上的“泵吸力”，泥漿通過道床向上竄出的現象形成基床翻漿冒泥現象，進而影響行車的安全性和舒適行[1-5]。針對有砟軌道路基翻漿冒泥的整治方法是鋪設土工布的方法，但由于土工布使用壽命短，且需進行道床開挖，工序繁瑣，因此尋找整治翻漿冒泥的新材料和新工藝是未來發展的趨勢[6-8]。

針對翻漿冒泥現象，本文在室內模擬鐵路路基進行不開挖的柱狀注膠試驗，得到注膠材料在路基各層的流動狀態、反應情況和膠結面狀態。該試驗提供了一種新型的注膠方式，該注膠方式可減少開挖路基時間，施工操作方便，減少整治成本[9]。

2 試驗材料和設備

室內注膠試驗的原材料主要為聚氨酯材料和聚脲材料，其中聚氨酯材料為異氰酸酯和混合白料，聚脲材料為混合白料和混合黑料，見表1。土石層主要為粒徑為1cm左右的石子，摻加部分砂性土。

3 試驗模型

模型箱尺寸長*寬*高為80cm*60cm*100cm，結構層從下向上分別為40cm細沙，20cm土石，10cm細沙，10cm干粘土，10cm飽和粘土和10cm道砟，試驗中將直徑為1cm的鉆桿鉆入模型結構層中，其中鉆桿側面具有開好的的注膠孔，其中注膠孔分別位于細沙層、干粘土層和飽和粘土層，注膠壓力為0.3MPa。

4 試驗結果和分析

當模型注膠完成后，打開模型一側，可見模型的開挖斷面如圖1，發現注膠材料在局部層具有良好的分布效果，可形成連續的結構層，通過對模型進行進一步開挖，得到注膠材料在不同土層的流動狀態、反應情況和各層典型的膠結面狀態見圖2。

圖2可知，注膠材料可在細沙、土石、干粘土和道砟層很好的擴散，其中在干粘土層的擴散直徑為18cm，在細沙中的擴散直徑為20cm，而在土石層和道砟層基本擴散至整層，且注膠材料與土體膠結形成一個整體，各結構層的土體強度提高，起到了加固土體的作用，改變了結構層散粒體的屬性；由于飽和粘土層內的孔隙率較低，注膠材料在飽和粘土層內流動性差，基本無擴散效果，說明注膠效果與各結構層的孔隙率有必然的聯系，當將該工藝應用到實際工程時需采用相應的施工工序降低基床材料的含水量；在飽和粘土層和干粘土層之間具

有一層封閉塑料薄膜，由于注膠材料在下部的干粘土層、土石、細沙層擴散，飽和粘土層具有一定的向上鼓起現象，說明注膠材料與各層材料膠結時會造成一定的體積增長，在實際工程應用將會造成道床抬升；由于各結構層材料屬性的差異，注膠材料與各結構層會形成典型的膠結面，特別是在滲透系數最大的道砟層，可在后續的試驗中充分利用該性質，達到最少的注膠材料，最優的整治效果的施工工藝。

5 結論

本文針對有砟鐵路的翻漿冒泥病害，采用室內模型試驗，模擬鐵路路基不開挖的柱狀注膠試驗，分析了注膠材料在不同土層的流動狀態、反應情況和各層典型的膠結面狀態，發現注膠材料可在孔隙率較大的結構層形成一個整體，土體強度提高，起到了加固土體的作用，但注膠材料與各層材料膠結時會造成一定的體積增長，出現道床抬升問題。

參考文獻：

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