高速鐵路風(fēng)積土地基的沉降特性與控制.pdf

1、高速鐵路以其速度高、載客量大、污染小、效益好等特點(diǎn)在國(guó)內(nèi)外掀起了建設(shè)的浪潮，規(guī)劃中的京沈客運(yùn)專線路經(jīng)典型的遼西風(fēng)積土地區(qū)。風(fēng)積土是一種以粗顆粒為主、顆粒級(jí)配良好、中等壓縮性、抗剪強(qiáng)度低、振動(dòng)易液化、具有明顯結(jié)構(gòu)性但不具有明顯濕陷性的粉質(zhì)粘土。因此，很有必要參考已有相關(guān)研究，開(kāi)展高速鐵路風(fēng)積土地基的沉降特性與控制研究。本文依托“高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金資助項(xiàng)目——基于列車-軌道-路基體系耦合作用的風(fēng)積土路基動(dòng)力特性及隔振措施的研究（

2、編號(hào):20112121110004）”，以“高速鐵路路基沉降關(guān)鍵技術(shù)研究“科研項(xiàng)目為工程背景，通過(guò)調(diào)查研究、室內(nèi)試驗(yàn)、理論計(jì)算、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和數(shù)值模擬五種方法研究了高速鐵路風(fēng)積土地基的沉降特性與控制措施，得出了以下結(jié)果和結(jié)論:
　　(1)風(fēng)積土是一種以粗顆粒為主、顆粒級(jí)配良好、中等壓縮性、抗剪強(qiáng)度低、振動(dòng)易液化、具有明顯結(jié)構(gòu)性但不具有明顯濕陷性的粉質(zhì)粘土;風(fēng)積土工程的病害主要有壓縮沉降、剪切破壞、振（震）陷、振（震）動(dòng)液化、濕陷破壞、

3、凍脹融沉、風(fēng)化剝落、水流沖刷等，影響因素主要有風(fēng)積土的物理力學(xué)性質(zhì)、人類工程活動(dòng)和自然環(huán)境;
　　(2)變載壓縮固結(jié)時(shí)，風(fēng)積土的孔隙比、應(yīng)變和沉降分別隨壓力呈對(duì)數(shù)增加趨勢(shì)、隨時(shí)間呈線性增加趨勢(shì);恒載壓縮固結(jié)時(shí)，風(fēng)積土的孔隙比、應(yīng)變和沉降分別隨加載時(shí)間呈對(duì)數(shù)增加趨勢(shì)，但和壓力的關(guān)系不明顯，波動(dòng)性較大，建議采用線性插值法;
　　(3)風(fēng)積土的最大干密度為2.06g/cm3，影響風(fēng)積土密實(shí)度的因素依次為:初始含水量、擊實(shí)功、擊實(shí)次

4、數(shù)、虛鋪厚度和最終含水量。最佳組合為:初始含水量12.4％，擊實(shí)功為20.25J，擊實(shí)次數(shù)40次，虛鋪厚度7cm，最終含水量11.82％，或者初始含水量9.28％，擊實(shí)功20.25J，擊實(shí)次數(shù)30次，虛鋪厚度5cm，最終含水量9.14％。另外，考慮初始含水量、單位擊實(shí)功、虛鋪厚度和最終含水量的干密度預(yù)測(cè)式可用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工;
　　(4)靜三軸下風(fēng)積土的內(nèi)粘聚力為15.3kPa，內(nèi)摩擦角為10.8°;動(dòng)三軸下風(fēng)積土的動(dòng)強(qiáng)度隨固結(jié)比的

5、增加而增大、隨圍壓的增加亦增大，且圍壓對(duì)動(dòng)強(qiáng)度的影響程度大于固結(jié)比;考慮累積塑性變形的風(fēng)積土臨界動(dòng)應(yīng)力的范圍為70kPa～90kPa;
　　(5)運(yùn)用分層總和法且以應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為變量的計(jì)算沉降量和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)沉降吻合，可以用來(lái)計(jì)算風(fēng)積土地基的沉降量;路基施工期的邊坡穩(wěn)定系數(shù)小于運(yùn)營(yíng)期的，施工階段，潛在的破裂面存在于堆載預(yù)壓土體內(nèi)部，運(yùn)營(yíng)期間位于軌枕邊緣或內(nèi)部;
　　(6)路基施工期，地基中心沉降隨填筑壓力呈對(duì)數(shù)增加趨勢(shì)，填筑壓

6、力一定時(shí)，地面中心沉降與其他點(diǎn)的沉降之差與距離的比值為常數(shù)，且比值隨填筑壓力呈線性增加趨勢(shì);堆載預(yù)壓期，地面中心和路基面中心沉降均隨時(shí)間呈對(duì)數(shù)增加趨勢(shì)，時(shí)間一定時(shí)，中心沉降與其他點(diǎn)的沉降之差與距離的比值為常數(shù)，且該比值不隨時(shí)間而變化。通過(guò)計(jì)算，風(fēng)積土地基高速鐵路的堆載預(yù)壓時(shí)間可減短為7個(gè)月;
　　(7)路基結(jié)構(gòu)存在變形關(guān)鍵區(qū)和不均勻沉降，變形關(guān)鍵區(qū)包括地基壓縮區(qū)和路堤填料層，影響因素主要為:樁徑、樁間距和填料性質(zhì);不均勻沉降包括樁