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高速铁路对路基变形有严格的控制标准,目前寒区高速铁路部分地段的路基冻胀变形已影响高速列车的运行。尽管路基填料采用传统意义上的不冻胀粗颗粒填料,但实际路基冻胀量已超出高速铁路路基变形极限值15mm。为减小路基的冻胀变形,对高速铁路路基的粗颗粒填料进行冻胀特性改良。本文通过对寒区铁路资料的收集和整理,了解寒区哈大高速铁路路基的冻胀现状,分析了路基发生冻胀的原因和位置。通过室内改良试验,向级配碎石和A组填料中加入无机材料,以改良其渗透和冻胀特性,分析各类改良填料的冻胀与细颗粒土含量、改良剂种类及含量之间的关系。提出在一定冻胀率的条件下级配碎石和A组填料的改良材料类型、最佳掺入量等技术参数。通过填料改良,减小寒区高速铁路路基的冻胀变形。主要研究结论:(1)在开放补水条件下,级配碎石的冻胀率随着细颗粒土含量增加而增大,且在细颗粒土含量大于15%后,其增大的趋势明显。(2)在减小级配碎石渗透性方面,水泥相比于石灰和粉煤灰的作用效果更为显著,且其水稳性最好。(3)在改良级配碎石冻胀特性方面,随着水泥掺入量的增加,级配碎石的冻胀率逐渐减小,以冻胀率小于0.1%为标准,确定细颗粒土含量为15%、20%、25%的级配碎石的水泥最佳掺入量为3%、5%、5%。(4)经过水泥改良的级配碎石在浸水后的冻胀率较未浸水前均有所增大,但仍小于未改良前级配碎石的冻胀率。(5)在细颗粒土含量相当时,由于颗粒粒径不同,A组填料的冻胀性大于级配碎石。(6)由于石灰+粉煤灰组合的毛细水上升高度较大及其水稳性较差,认为其不适合改良A组填料。相比于石灰,水泥大幅度地减小了A组填料的冻胀率。以冻胀率小于0.2%为控制标准,含有12%细颗粒土的A组填料的水泥最佳掺入量为7%。综合考虑级配碎石层的冻胀变形,改良后路基的冻胀变形可控制在3.55mm,小于规范要求的变形极限值15mm。主要创新点:(1)向高速铁路路基粗颗粒填料加入无机材料,主要从改良渗透和冻胀特性两方面来减小粗颗粒填料的冻胀。(2)在冻胀率可以控制在一定范围内且增加细颗粒土含量时,提出最佳改良土体的材料类型、最佳掺入量等参数。