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評定無砟軌道路基冒漿危害等級的方法

閱讀：94發(fā)布：2020-05-08

專利匯可以提供評定無砟軌道路基冒漿危害等級的方法專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 公開了評定無砟軌道路基冒漿危害等級的方法，包括以下步驟：1)選取任一無砟軌道路基冒漿工段，確定評價(jià)指標(biāo)，通過測試和計(jì)算評價(jià)指標(biāo)的敏感度因子；2)確定敏感指標(biāo)；選取具有最大|Sm|的評價(jià)指標(biāo)為敏感指標(biāo)；3)建立冒漿等級評定模型并計(jì)算所有冒漿工段的冒漿等級；4)對Gstep＜1的冒漿工段進(jìn)行深度檢查。本發(fā)明通過選取擬評定路基段的中的任一冒漿工段來測量、計(jì)算和確定敏感指標(biāo)，并在其它冒漿工段僅通過測量敏感指標(biāo)大小來確定冒漿等級，從而對冒漿危害等級進(jìn)行量化評定，結(jié)合現(xiàn)場深度勘察進(jìn)行定性評定，形成冒漿病害等級評定體系，為 鐵 路運(yùn)營部 門 關(guān)于無砟軌道路基冒漿病害的評估和 整治 提供科學(xué)依據(jù)。，下面是評定無砟軌道路基冒漿危害等級的方法專利的具體信息內(nèi)容。

1.評定無砟軌道路基冒漿危害等級的方法，包括以下步驟：
1)選取任一無砟軌道路基冒漿工段，確定評價(jià)指標(biāo)，通過測量和計(jì)算評價(jià)指標(biāo)的敏感度因子
所述評價(jià)指標(biāo)為無砟軌道路基結(jié)構(gòu)層的動力響應(yīng)參數(shù)，所述結(jié)構(gòu)層為基床、底座板、軌道板和路基封閉層中任意幾種，所述動力響應(yīng)參數(shù)為振動加速度、振動速度和振動位移中的任意幾種；
其中，Sm為敏感度因子，D0為列車行駛時(shí)未冒漿工段的評價(jià)指標(biāo)幅值，D1為列車行駛時(shí)冒漿工段的評價(jià)指標(biāo)幅值；D0和D1在同一列車行駛速度下測試得到；
2)確定敏感指標(biāo)
在基床的振動加速度、基床的振動速度、基床的振動位移、底座板的振動加速度、底座板的振動速度、底座板的振動位移、軌道板的振動加速度、軌道板的振動速度、軌道板的振動位移、路基封閉層的振動加速度、路基封閉層的振動速度、路基封閉層的振動位移中任意選擇幾個(gè)作為評價(jià)指標(biāo)并計(jì)算其Sm；
然后選取具有最大|Sm|的評價(jià)指標(biāo)為敏感指標(biāo)；
3)建立冒漿等級評定模型并計(jì)算所有冒漿工段的冒漿等級
其中，Imax為敏感指標(biāo)在冒漿最嚴(yán)重工段的允許極
值， 為敏感指標(biāo)在未冒漿工段的幅值， 為敏感指標(biāo)在待測冒漿工段的幅值；Imax、和 在同一列車行駛速度下測試得到；
4)對Gstep＜1的冒漿工段進(jìn)行深度檢查。
2.如權(quán)利要求1所述的評定無砟軌道路基冒漿危害等級的方法，其特征在于：所述通過如下公式計(jì)算： 其中，n為待測冒漿工段的測試次數(shù)，Itest-i為第i次測試時(shí)敏感指標(biāo)的幅值。
3.如權(quán)利要求1所述的評定無砟軌道路基冒漿危害等級的方法，其特征在于：當(dāng)且僅當(dāng)Gstep＜0.8時(shí)，才進(jìn)行步驟4)。
4.如權(quán)利要求1所述的評定無砟軌道路基冒漿危害等級的方法，其特征在于：還包括獲得擬評定路基段的工程設(shè)計(jì)資料。
5.如權(quán)利要求4所述的評定無砟軌道路基冒漿危害等級的方法，其特征在于：所述工程設(shè)計(jì)資料包括無砟軌道結(jié)構(gòu)類型、線上防水封閉層服役性能、歷次冒漿病害特征分布及統(tǒng)計(jì)和檢修報(bào)告、軌檢車檢測值及評估結(jié)果。
6.如權(quán)利要求1所述的評定無砟軌道路基冒漿危害等級的方法，其特征在于：還包括生成冒漿病害等級評定報(bào)告，包括無砟軌道結(jié)構(gòu)類型及路基段里程樁號、當(dāng)?shù)?a href='/zhuanli/list-22880-1.html' target='_blank'>氣候條件、檢測時(shí)間、檢測周期、測試列車時(shí)速、實(shí)測動力響應(yīng)指標(biāo)的時(shí)程曲線、敏感指標(biāo)、底座板伸縮縫完整性情況、底座板與路基封閉層接縫處完整性情況、Imax、 以及等級評定結(jié)果。
7.如權(quán)利要求1所述的評定無砟軌道路基冒漿危害等級的方法，其特征在于：所述深度檢查包括定性檢查和定量檢查；所述定性檢查包括底座板伸縮縫裂縫類型、位置、程度及照片，底座板與路基封閉層接縫位置處裂縫類型、位置、程度及病害照片，底座板吊空程度及照片，冒漿分布形態(tài)特征檢查及照片，底座板有無肉眼可見吊空；所述定量檢查包括底座板伸縮縫裂縫測量、冒漿幾何分布特征測量、底座板與路基封閉層側(cè)縫測量，底座板吊空高度測量。
8.如權(quán)利要求1所述的評定無砟軌道路基冒漿危害等級的方法，其特征在于：步驟1)和步驟3)中列車的行駛速度≥200km/h。

說明書全文

評定無砟軌道路基冒漿危害等級的方法

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明涉及高速鐵路無砟軌道路基病害檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及評定無砟軌道路基冒漿危害等級的方法。

背景技術(shù)

[0002] 中國所營運(yùn)的高速鐵路中，超過70％的里程采用了無砟軌道結(jié)構(gòu)。無砟軌道路基是承載軌道和列車荷載的基礎(chǔ)，是在復(fù)雜條件下工作的土工建筑物，受到地質(zhì)、水、降雨、氣候、列車反復(fù)動載的作用、侵襲和影響，容易產(chǎn)生路基病害。投入運(yùn)營以來，在部分特殊氣候與地質(zhì)條件的高速路基病害已逐步顯現(xiàn)。
[0003] 高速鐵路無砟軌道路基空間多層結(jié)構(gòu)體系中，自上而下依次由鋼軌、扣件系統(tǒng)、軌道板、底座板、路基組成。為防止地表水入滲路基內(nèi)部，于底座板兩側(cè)基床表面設(shè)置路基封閉層。在該多層結(jié)構(gòu)體系中，無砟軌道剛性結(jié)構(gòu)與基床散粒體柔性介質(zhì)接觸層較為薄弱，工作環(huán)境復(fù)雜，在高周頻列車動荷載和水等工程因素的長期作用下，級配碎石微結(jié)構(gòu)損傷惡化導(dǎo)致無砟軌道基床接觸狀態(tài)劣化。路基是由散粒體土石材料填筑而成的土工結(jié)構(gòu)物，在復(fù)雜多變的自然環(huán)境中受高速列車動荷載等不利因素影響，處于溫度場、滲流場、應(yīng)力場等多場耦合、交互影響中，局部地段無砟軌道路基服役狀態(tài)可能發(fā)生劣化，產(chǎn)生病害。無砟軌道路基冒漿是高速鐵路新近發(fā)現(xiàn)的特殊病害形式。
[0004] 無砟軌道路基冒漿改變了無砟軌道的支承條件及傳力路徑，引起縱向上基礎(chǔ)剛度不均勻，成為車-線系統(tǒng)振動的激擾源，加劇列車對無砟軌道路基的動力破壞作用。并且改變了級配碎石組構(gòu)特征及底座板-基床表層的接觸狀態(tài)，使得路基剛度下降，引起無砟軌道結(jié)構(gòu)體系垂向剛度不匹配，嚴(yán)重影響列車運(yùn)行的舒適性和安全性。無砟軌道路基冒漿從發(fā)生到發(fā)展惡化，不同等級、不同階段下對無砟軌道路基結(jié)構(gòu)的動力性能以及列車的安全運(yùn)營影響不同；從病害特征角度分析，基床輕微冒漿導(dǎo)致底座板與基床表層微觀非線性接觸；基床嚴(yán)重冒漿，底座板-基床表層局部接觸失效；繼續(xù)惡化，最終出現(xiàn)底座板吊空病害?；裁皾{不同程度下，病害的表現(xiàn)形式不同，對應(yīng)的整治材料、工藝及設(shè)備也大不相同，所以，迫切的需要提出一種無砟軌道路基冒漿危害等級評定方法，形成冒漿危害等級評定體系，用以指導(dǎo)無砟軌道路基冒漿病害的評估和整治。
[0005] 目前無砟軌道路基冒漿機(jī)理尚未形成統(tǒng)一認(rèn)識，冒漿病害嚴(yán)重程度也缺乏等級評定方法，尚未形成相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。此問題不能及時(shí)解決，將導(dǎo)致實(shí)踐中無砟軌道路基冒漿病害的評估和整治缺乏科學(xué)決策依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

[0006] 本發(fā)明的主要目的在于提供評定無砟軌道路基冒漿危害等級的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中無砟軌道路基冒漿病害的評估和整治缺乏科學(xué)決策依據(jù)的問題。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種評定無砟軌道路基冒漿危害等級的方法。該評定無砟軌道路基冒漿危害等級的方法包括以下步驟：
[0008] 1)選取任一無砟軌道路基冒漿工段，確定評價(jià)指標(biāo)，通過測量和計(jì)算評價(jià)指標(biāo)的敏感度因子
[0009] 所述評價(jià)指標(biāo)為無砟軌道路基結(jié)構(gòu)層的動力響應(yīng)參數(shù)，所述結(jié)構(gòu)層為基床、底座板、軌道板和路基封閉層中任意幾種，所述動力響應(yīng)參數(shù)為振動加速度、振動速度和振動位移中的任意幾種；
[0010] 其中，Sm為敏感度因子，D0為列車行駛時(shí)未冒漿工段的評價(jià)指標(biāo)幅值，D1為列車行駛時(shí)冒漿工段的評價(jià)指標(biāo)幅值；D0和D1在同一列車行駛速度下測試得到；
[0011] 2)確定敏感指標(biāo)
[0012] 選取具有最大|Sm|的評價(jià)指標(biāo)為敏感指標(biāo)；
[0013] 3)建立冒漿等級評定模型并計(jì)算所有冒漿工段的冒漿等級
[0014] 其中，Imax為敏感指標(biāo)在冒漿最嚴(yán)重工段的允許極值， 為敏感指標(biāo)在未冒漿工段的幅值， 為敏感指標(biāo)在待測冒漿工段的幅值；
Imax、 和 在同一列車行駛速度下測試得到；
[0015] 4)對Gstep＜1的冒漿工段進(jìn)行深度檢查。
[0016] 本發(fā)明中，敏感度因子Sm正負(fù)號可表示冒漿后動力響應(yīng)參數(shù)值增大或減少，敏感度因子S絕對值越大表明該動力響應(yīng)參數(shù)對基床冒漿病害越敏感，因此選擇Sm絕對值最大的評價(jià)指標(biāo)確定為基床冒漿病害評估敏感指標(biāo)。當(dāng)Gstep＝1時(shí)，說明基床不冒漿；當(dāng)Gstep＜1時(shí)，優(yōu)選將冒漿等級分為輕微冒漿、嚴(yán)重冒漿和脫空階段這三個(gè)評定等級，具體為：
[0017] A、輕微冒漿，取值范圍為1＞Gstep≥0.8；
[0018] B、嚴(yán)重冒漿，取值范圍為0.8＞Gstep≥0.3；
[0019] C、脫空階段，取值范圍為0.3＞Gstep≥0.1。
[0020] 無砟軌道基床冒漿改變了底座板-基床表層的接觸狀態(tài)，引起無砟軌道路基剛?cè)峤佑|層層間動力性能蛻化，復(fù)雜的界面效應(yīng)導(dǎo)致路基服役性能傷損與劣化，形成線路縱向不平順，對車輛、軌道、路基系統(tǒng)產(chǎn)生額外激振效應(yīng)，直接影響無砟軌道路基結(jié)構(gòu)的耐久性和列車的走行性。本發(fā)明通過選取擬評定路基段的中的任一冒漿工段來測量、計(jì)算和確定敏感指標(biāo)，并在其它冒漿工段僅通過測量敏感指標(biāo)大小來確定冒漿等級，從而對冒漿危害等級進(jìn)行量化評定，結(jié)合現(xiàn)場深度勘察進(jìn)行定性評定，形成冒漿病害等級評定體系，為鐵路運(yùn)營部門關(guān)于無砟軌道路基冒漿病害的評估和整治提供科學(xué)依據(jù)，而且該方法的工作量小，便于實(shí)施。
[0021] 進(jìn)一步地，所述 通過如下公式計(jì)算： 其中，n為待測冒漿工段的測試次數(shù)，Itest-i為第i次測試時(shí)敏感指標(biāo)的幅值。由此，提升 的準(zhǔn)確性。
[0022] 進(jìn)一步地，當(dāng)且僅當(dāng)Gstep＜0.8時(shí)，才進(jìn)行步驟4)。
[0023] 進(jìn)一步地，還包括獲得擬評定路基段的工程設(shè)計(jì)資料。
[0024] 進(jìn)一步地，所述工程設(shè)計(jì)資料包括無砟軌道結(jié)構(gòu)類型、線上防水封閉層服役性能、歷次冒漿病害特征分布及統(tǒng)計(jì)和檢修報(bào)告、軌檢車檢測值及評估結(jié)果。
[0025] 進(jìn)一步地，還包括生成冒漿病害等級評定報(bào)告，包括無砟軌道結(jié)構(gòu)類型及路基段里程樁號、當(dāng)?shù)貧夂驐l件、檢測時(shí)間、檢測周期、測試列車時(shí)速、實(shí)測動力響應(yīng)指標(biāo)的時(shí)程曲線、敏感指標(biāo)、底座板伸縮縫完整性情況、底座板與路基封閉層接縫處完整性情況、Imax、以及等級評定結(jié)果。
[0026] 進(jìn)一步地，所述深度檢查包括定性檢查和定量檢查；所述定性檢查包括底座板伸縮縫裂縫類型、位置、程度及照片，底座板與路基封閉層接縫位置處裂縫類型、位置、程度及病害照片，底座板吊空程度及照片，冒漿分布形態(tài)特征檢查及照片，底座板有無肉眼可見吊空；所述定量檢查包括底座板伸縮縫裂縫測量、冒漿幾何分布特征測量、底座板與路基封閉層側(cè)縫測量，底座板吊空高度測量。
[0027] 進(jìn)一步地，步驟1)和步驟3)中列車的行駛速度≥200km/h。由此，所測得的數(shù)據(jù)更具有指導(dǎo)意義。
[0028] 可見，本發(fā)明的評定無砟軌道路基冒漿危害等級的方法的實(shí)用性強(qiáng)，由該方法建立的冒漿病害等級評定體系可以為鐵路運(yùn)營部門關(guān)于無砟軌道路基冒漿病害的評估和整治提供科學(xué)依據(jù)，具有長遠(yuǎn)的意義。
[0029] 下面通過具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

具體實(shí)施方式

[0030] 下面對本發(fā)明進(jìn)行清楚、完整的說明。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在基于這些說明的情況下將能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。在對本發(fā)明進(jìn)行說明前，需要特別指出的是：
[0031] 本發(fā)明中在包括下述說明在內(nèi)的各部分中所提供的技術(shù)方案和技術(shù)特征，在不沖突的情況下，這些技術(shù)方案和技術(shù)特征可以相互組合。
[0032] 此外，下述說明中涉及到的本發(fā)明的實(shí)施例通常僅是本發(fā)明一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。因此，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0033] 關(guān)于本發(fā)明中術(shù)語和單位。本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及有關(guān)的部分中的術(shù)語“包括”、“具有”以及它們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含。
[0034] 實(shí)施例1
[0035] 評定無砟軌道路基冒漿危害等級的方法，包括以下步驟：
[0036] 1)獲得擬評定路基段的工程設(shè)計(jì)資料，包括無砟軌道結(jié)構(gòu)類型、線上防水封閉層服役性能、歷次冒漿病害特征分布及統(tǒng)計(jì)和檢修報(bào)告、軌檢車檢測值及評估結(jié)果。
[0037] 2)選取任一無砟軌道路基冒漿工段，確定評價(jià)指標(biāo)，通過測量和計(jì)算評價(jià)指標(biāo)的敏感度因子
[0038] 所述評價(jià)指標(biāo)為無砟軌道路基結(jié)構(gòu)層的動力響應(yīng)參數(shù)，所述結(jié)構(gòu)層為基床、底座板、軌道板和路基封閉層中任意幾種，所述動力響應(yīng)參數(shù)為振動加速度、振動速度和振動位移中的任意幾種；
[0039] 其中，Sm為敏感度因子，D0為列車行駛時(shí)未冒漿工段的評價(jià)指標(biāo)幅值，D1為列車行駛時(shí)冒漿工段的評價(jià)指標(biāo)幅值；D0和D1均在250km/h的列車行駛速度下測試得到；
[0040] 根據(jù)上述公式，獲得的各評價(jià)指標(biāo)的敏感度因子數(shù)值見表1。
[0041] 表1為各評價(jià)指標(biāo)的敏感度因子數(shù)值。
[0042]評價(jià)指標(biāo) 敏感度因子Sm
底座板振動加速度 1.38
底座板振動速度 3.18
底座板振動位移 5.14
軌道板振動加速度 1.22
軌道板振動速度 3.12
軌道板振動位移 5.11
路基封閉層振動加速度 2.11
路基封閉層振動速度 3.05
路基封閉層振動位移 5.01
基床振動加速度 -0.61
基床振動速度 -0.79
基床振動位移 -0.92
[0043] 3)確定敏感指標(biāo).
[0044] 從表1可以看出，底座板振動位移具有最大|Sm|值，因此確定底座板振動位移為敏感指標(biāo)；
[0045] 4)建立冒漿等級評定模型并計(jì)算所有冒漿工段的冒漿等級
[0046] 其中，Imax為底座板振動位移在冒漿最嚴(yán)重工段的允許極值， 為底座板振動位移在未冒漿工段的幅值， 為底座板振動位移在待測冒漿工段的幅值；其中， 其中，n＝3，Itest-i為第i次測試時(shí)敏感指標(biāo)的幅值；Imax、 和 均在250km/h的列車行駛速度下測試得到。
[0047] 5)對Gstep＜1的冒漿工段進(jìn)行深度檢查，具體為定性檢查和定量檢查；所述定性檢查包括底座板伸縮縫裂縫類型、位置、程度及照片，底座板與路基封閉層接縫位置處裂縫類型、位置、程度及病害照片，底座板吊空程度及照片，冒漿分布形態(tài)特征檢查及照片，底座板有無肉眼可見吊空；所述定量檢查包括底座板伸縮縫裂縫測量(裂縫的寬度、深度及數(shù)量)、冒漿幾何分布特征測量(漿液分布范圍及堆積厚度)、底座板與路基封閉層側(cè)縫測量(側(cè)縫的寬度、長度)，底座板吊空高度測量。其中，伸縮縫裂縫類型主要指裂縫的嚴(yán)重程度，如伸縮縫填充材料開裂形成貫通裂縫，但保持整體性；存在多條貫穿裂縫，整體性較差；伸縮縫填充材料完全碎塊花、與底座板脫離。敏感指標(biāo)中結(jié)構(gòu)層與路基封閉層接縫位置處裂縫類型主要指側(cè)縫寬度，側(cè)縫較為規(guī)則，寬度小于2mm，沿線路縱向間斷分布于伸縮縫附近；側(cè)縫寬度大于2mm，呈不規(guī)則分布，肉眼可見路基封閉層脫離底座板；側(cè)縫寬度大于10mm，肉眼可見級配碎石表露環(huán)境中，嚴(yán)重者，可見底座板吊空。
[0048] 6)生成冒漿病害等級評定報(bào)告，包括無砟軌道結(jié)構(gòu)類型及路基段里程樁號、當(dāng)?shù)貧夂驐l件、檢測時(shí)間、檢測周期、測試列車時(shí)速、實(shí)測動力響應(yīng)指標(biāo)的時(shí)程曲線、敏感指標(biāo)、底座板伸縮縫完整性情況、底座板與路基封閉層接縫處完整性情況、Imax、 以及等級評定結(jié)果。
[0049] 實(shí)施例2
[0050] 與實(shí)施例1相比，本實(shí)施例的評定無砟軌道路基冒漿危害等級的方法具有的區(qū)別是步驟5)，具體為：僅對Gstep＜0.8的冒漿工段進(jìn)行深度檢查。
[0051] 以上對本發(fā)明的有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了說明。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在基于這些說明的情況下將能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明?；诒景l(fā)明的上述內(nèi)容，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
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