[发明专利]一种高铁路基填料中细粒土团簇危害性的无损检测方法

说明书

本发明公开一种高铁路基填料中细粒土团簇危害性的无损检测方法，包括如下步骤：(1)获取路基填料测试样品；(2)利用X射线计算机断层扫描获取测试样品的三维空间结构图像；(3)对步骤(2)获取的图像进行处理，通过图像阈值分割提取路基填料中细粒土图像，然后利用团簇算法计算细粒土的团簇率，通过团簇率的大小评定细粒土对填料土的危害程度。该检测方法能够准确无损地研究细颗粒在填料中的作用方式，并对其内部细颗粒分布进行计算，通过团簇的算法计算其团簇发生的程度，揭示了细颗粒在填料土中的堆积方式和这种分布规律对填料土冻胀敏感性造成的影响，为指导高铁填料土的耐久性提出新的方法。

技术领域

本发明提供一种无损检测方法，具体涉及一种高铁路基填料中细粒土团簇危害性的无损检测方法，属于高速铁路路基用填料施工领域。

背景技术

高速铁路路基是承受轨道结构和列车荷载的基础，是铁路工程的重要组成部分，除应具备基本功能外，还应额外满足列车高速运行时冲击荷载的要求：具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性，尤其是高铁高平顺性的要求对路基填料的稳定性提出了很高的要求。

目前我国高速铁路运营里程已经突破20000km，其中严寒和寒冷地区高速铁路运营里程已经超过5500km。我国哈大、哈齐和兰新高速铁路经过地区极端气温达到-40℃以下，最冷月平均气温最低达到-25℃以下，哈大高速铁路开通运营的第一个冬季，20000多个测点观测数据平均冻胀量5mm左右，最大冻胀量达到25mm。路基冻胀成为严寒地区高速铁路发展中亟待解决的重大技术问题。

高速铁路要求路基作为结构物进行设计和施工，其与天然土体在颗粒级配、孔隙结构和水分补给等方面都存在较大差异。根据基于水分迁移的传统冻胀理论，粗颗粒土的土颗粒粒径较大，其颗粒表面化学能较小，表面极少存在薄膜水，并且由于土体的孔隙率较大，冻结过程主要是由于其孔隙液态水结晶转变成固态水，不产生或者极少产生水分正向迁移。因此，粗颗粒土通常被认定为冻胀不敏感性材料，应用传统冻胀理论不能解释高速铁路路基粗粒土冻胀机理。

路基填料土冻胀时除了水分相变产生体积增大外，结构变形是其体积膨胀的另外一个主要原因，而结构变形的动力来自于所含的细颗粒冻胀。当粗颗粒土中含有细颗粒时，随着细颗粒含量不断增加，由于相同质量的细颗粒土比表面积远大于粗颗粒土，使土与水的相互作用能不断增大，相应土的冻胀敏感性也不断增强。

《高速铁路设计规范》要求严寒和寒冷地区路基基床填料中细颗粒含量不得超过5％，填筑压实后不得超过7％。这是由经验判断的标准。在试验中发现，细颗粒土由于其颗粒小，表面能大，会在水的表面张力的作用下不断聚集到一起，根据基于水分迁移的冻胀理论，聚集在一起的细颗粒土为水分传输提供了通道，增大了填料土的冻胀敏感性。而这种聚集的细颗粒土不能用传统方法探测得到证明，这就需要无损的内部结构检测方式以及合理的分析方法，现有技术中尚没有能够无损检测的方法。

发明内容

发明目的：针对目前缺乏对高铁路基填料中细粒土团簇危害性进行合理检测的方法的问题，本发明提供一种高铁路基填料中细粒土团簇危害性的无损检测方法，该方法能准确无损地研究细颗粒在填料中的作用方式。

技术方案：本发明所述的一种高铁路基填料中细粒土团簇危害性的无损检测方法，包括下述步骤：

(1)获取路基填料测试样品；

(2)利用X射线计算机断层扫描获取测试样品的三维空间结构图像；

(3)对步骤(2)获取的图像进行处理，通过图像阈值分割提取路基填料中细粒土图像，然后利用团簇算法计算细粒土的团簇率，通过团簇率的大小评定细粒土对填料土的危害程度。