高速鐵路深厚地層復合地基變形計算經(jīng)驗系數(shù)分析和土體壓縮模量簡易獲取方法研究.pdf

1、高速鐵路的快速發(fā)展，尤其是無砟軌道的廣泛應用，使得對于路基沉降的控制越來越重要。由于采用優(yōu)良填料和較為嚴格的壓實標準，路堤部分變形較小，路堤面沉降主要由地基變形引起。因此，合理的計算地基變形成為工程實踐中具有重要現(xiàn)實意義的問題。現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定地基變形計算采用分層總和法，在該法計算體系下，地基土層壓縮模量和變形計算經(jīng)驗系數(shù)的取值對變形計算結(jié)果有直接影響。然而，高速鐵路地基變形計算中變形計算經(jīng)驗系數(shù)的選取存在較多借鑒建筑工程的現(xiàn)象，缺乏針對性

2、;此外，標準固結(jié)試驗加載級數(shù)較多，測定壓縮模量時需要較長時間，尤其當待測土樣較多時，標準固結(jié)試驗的效率較低。因此，提出適用于高速鐵路深厚地層復合地基的變形計算經(jīng)驗系數(shù)，建立快速準確地確定地基土層壓縮模量的簡易方法，對準確計算地基變形有重要作用。本文主要工作如下:
　　(1)基于京津城際鐵路和京滬高鐵兩個試驗段共6個路堤斷面的勘察設計資料和沉降觀測數(shù)據(jù)，分析了深厚松軟土地基變形計算經(jīng)驗系數(shù)與當量壓縮模量的關系及其受壓縮層厚度的影響規(guī)

3、律。結(jié)果表明，高速鐵路區(qū)間路堤荷載條件下，深厚松軟土CFG樁復合地基變形計算經(jīng)驗系數(shù)隨當量壓縮模量的增加呈遞減趨勢，并明顯大于鐵路技術規(guī)程的推薦值，差異可達1倍以上;變形計算經(jīng)驗系數(shù)與壓縮層厚度之間表現(xiàn)出顯著的負相關性特征，針對應力比為0.1和0.15對應的地基壓縮層厚度，分別給出了相應的地基變形計算經(jīng)驗系數(shù)取值建議;在采用承載力比法計算加固區(qū)不均勻土層復合模量時，提出采用附加應力面積加權平均法計算各土層模量提高系數(shù)的方案，研究成果豐富

4、了深厚地層復合地基變形計算技術。
　　(2)以e-lgp曲線Harris函數(shù)（包含分式函數(shù)的復合函數(shù)）表達和土體液限wL與壓縮指數(shù)Cc的線性關系為依據(jù)，提出基于土體基本指標E1-2和wL推求正常固結(jié)原狀地基土全壓力段壓縮模量的估算方法，其適用性得到了京津城際鐵路和京滬高鐵地基土樣試驗數(shù)據(jù)的驗證。結(jié)果表明，Harris函數(shù)能較好地描述土體壓縮的e-lgp曲線特征，E1-2和wL能分別反映曲線低壓力段割線斜率和高壓力點切線斜率，建立的

5、地基土壓縮模量估算方法具有良好精度，其中，100kPa～1000kPa常壓力段的誤差均值僅為7.89％，大于1000kPa的高壓力段約為13.70％，只在小于100kPa的低壓力段變異性較大;研究成果提供了壓縮參數(shù)資料有限的情況下簡便快速獲取土體壓縮模量的新途徑。
　　(3)在土體e-lgp曲線的Harris函數(shù)表達基礎上，提出了兩級加載簡化固結(jié)試驗方法，根據(jù)土體初始孔隙比e0和兩級荷載下土體變形值，可以計算Harris函數(shù)三參數(shù)

6、，從而確定壓縮曲線的函數(shù)解析式。其中土體初始孔隙比e0代表了曲線初始點位置，最終荷載和中間荷載處孔隙比e分別決定了曲線后段和中間段內(nèi)相應點的坐標。針對兩試驗段地基土樣計算分析表明，除小于100kPa壓力段外，根據(jù)兩級加載固結(jié)試驗數(shù)據(jù)計算得到的壓縮模量Es誤差基本控制在10％以內(nèi)，平均誤差僅為5.59％;采用土體壓縮曲線Harris函數(shù)表達式可計算曲線最小曲率半徑點坐標解析值，得到的先期固結(jié)壓力Pc與土體埋深呈明顯正相關，且與上覆壓力σz