高速铁路路基用砾类盐渍土变形特征研究

为研究砾类盐渍土构筑高速铁路路基的技术要求及变形特征,结合某高速铁路建设,开展考虑变形控制要求的盐渍土路基盐胀与溶陷系数阈值分析,在此基础上,通过溶陷与盐胀试验、现场浸水试验、冻融循环试验,研究降水及季节交替工况下砾类盐渍土路基的变形特征。结果表明:对于不同设计速度与轨道类型的路基,其盐胀与溶陷系数阈值不同;在单次降温条件,压实系数小于0.97的砾类盐渍土以"体缩"变形为主,压实系数大于0.97的砾类盐渍土盐胀变形较明显;当降雨达到年均降雨量及极端单次降雨时,砾类盐渍土路基可完成不小于65%和95%的溶陷量;在冻融循环条件下,压实系数较小的砾类盐渍土路基变形呈融沉趋势,而压实系数较大的砾类盐渍土路基变形则呈盐胀趋势。基于砾类盐渍土变形研究成果,初步提出满足溶陷与盐胀控制要求的砾类盐渍土路基设计原则。     

兰新高速铁路沿线盐渍土地基的溶陷特性

兰新高速铁路在运营过程中出现了因盐渍土地基溶陷变形导致的线路病害。为此,对沿线不同类型盐渍土地基进行现场浸水载荷试验,并对盐渍土地基的溶陷特性及影响因素进行研究。试验结果表明:不同种类盐渍土地基的整体溶陷量呈现出含石膏粗颗粒盐渍土细颗粒盐渍土一般粗颗粒盐渍土的规律,其中粗颗粒盐渍土地基判定为不具有溶陷性。含石膏层粗颗粒盐渍土的溶陷变形主要由附加荷载作用下石膏结晶颗粒遇水软化崩塌造成,溶陷量及溶陷系数均大幅度提高,极值分别可达87.75 mm,0.02,在工程建设中应引起高度重视。骨架颗粒的尺寸效应对地基的承载力及溶陷系数影响显著,在含盐量近似的条件下,粗颗粒盐渍土较细颗粒盐渍土呈现出高地基承载力、低溶陷系数的特征。     

粗颗粒盐渍土室内溶陷装置设计及试验研究

针对粗颗粒盐渍土溶陷系数的测试局限于现场浸水载荷试验,常规的室内溶陷系数测试方法不能满足试验要求的问题,介绍一种针对粗颗粒盐渍土溶陷系数的室内测试方法,克服了现有方法颗粒容积比低、受边界条件影响大的不足,并通过对室内外试验结果的对比分析,讨论粗颗粒盐渍土的溶陷特性及影响因素。研究结果表明:对于粗颗粒盐渍土,易容盐含量的提高会在一定程度上增强其溶陷特性;中溶盐的胶结作用会提高粗颗粒盐渍土的整体性及强度,但在浸水加载条件下,高中溶盐含量盐渍土的溶陷量要明显高于低中溶盐含量盐渍土;在含盐量近似的情况下构成粗颗粒盐渍土的骨架颗粒越大,盐渍土的溶陷性越弱;重塑土的压实度在一定程度上会影响室内溶陷系数测试的准确性。     

级配对粗颗粒硫酸盐渍土溶陷特性的影响

研究目的:随着高速铁路在盐渍土地区的不断发展,盐渍土的溶陷特性导致的高铁路基沉降问题越来越突出。为解决高速铁路在盐渍土地区由溶陷特性导致的路基沉降问题,本文将级配类型作为粗颗粒盐渍土溶陷特性的主要影响因素进行精细化分析,探究级配类型对粗颗粒硫酸盐渍土溶陷特性的影响。研究结论:(1)在硫酸钠含量相同的情况下,级配类型中粗颗粒的占比增大时,粗颗粒的骨架作用会抑制溶陷的发生,溶陷量会随之减小,在0.1%的低硫酸钠含量情况下抑制作用最明显,粗颗粒级配比细颗粒级配的溶陷系数减少了68.57%;(2)粗颗粒盐渍土的溶陷量随着硫酸钠含量的增加而增大,硫酸钠含量每增加1%,五种典型级配的溶陷系数平均增加0.01;(3)随着硫酸钠含量的增大,硫酸钠对粗颗粒盐渍土溶陷特性的影响程度减小;(4)本研究成果可为粗颗粒盐渍土地区高速铁路地基处置及路基设计提供依据和参考。     

高速铁路路基基底盐渍土抗溶陷措施

盐渍土的溶陷变形可能造成线路不平顺性加剧,不利于高速铁路的安全运营。而水分是影响盐渍土地基溶陷的主要因素。为研究高速铁路路基基底盐渍土的抗溶陷措施,开展了不同反压护道宽度与垂直防渗深度的渗流计算。结果表明:不同工况下,体积含水率增量沿地基深度方向均呈先增大后逐渐减小趋势,孔隙水压力增量沿地基深度方向呈衰减变化;路基坡脚外增设反压护道及垂直防渗措施均可有效防止基底浅层土的体积含水率增大,路基基底的防渗效果与反压护道宽度及垂直防渗深度成正比;建议采用"3 m宽反压护道+4 m深垂直防渗"作为徳伊高速铁路路基基底盐渍土的抗溶陷措施。     

湿陷性黄土地区高速铁路路基地基沉降控制技术

郑西、西宝和大西高速铁路是我国在湿陷性黄土地区先后修建的无砟轨道高速铁路,黄土地基湿陷沉降是影响铁路安全的关键因素。结合这3条高铁路基工程,开展了物理力学试验、应力测试、桩身材料试验、现场浸水试验和沉降观测,对黄土路基地基的湿陷变形量、沉降计算影响深度、沉降计算经验修正系数、压缩模量扩大系数等进行了分析,并对适用于高速铁路的湿陷性黄土地基处理方法进行了总结,可为湿陷性黄土地区高速铁路路基地基沉降控制提供参考。     

基于连续检测的高速铁路路基压实质量控制方法

针对传统检测方法无法满足路基压实质量实时、全面控制要求的问题,开展了高速铁路路基碾压足尺模型连续检测试验,分析了路基压实过程中振动轮振动能量变化规律,建立了能量压实值与动态变形模量、地基系数和压实度的相关关系,对基于连续检测的路基压实程度、压实稳定性和压实均匀性进行分析。结果表明：振动轮振动能量随碾压遍数增大而增大,能量压实值与常规检测指标具有强相关性,可以作为高速铁路路基压实质量连续检测指标;采用考虑90%置信水平预测区间下限的压实质量连续控制值判断路基压实程度更符合路基实际压实状态;碾压区域内能量压实值平均增长率应小于2%,出现过压现象时应停止碾压;碾压结束后,各检测单元能量压实值应在碾压区域平均能量压实值的80%～120%范围内。     

高速铁路路基压实力学控制指标试验研究

通过高速铁路路基压实力学控制指标现场对比试验及对试验结果的分类统计分析,得出了地基系数K30与变形模量Ev2、动态变形模量Evd与变形模量Ev2的相关关系,分析了地基系数K30和变形模量Ev2试验方法的异同处,并对地基系数K30试验方法提出了修改建议,可为铁路路基相关规范、标准的制定(修订)提供参考。     

武广高速铁路路基填筑质量控制参数试验研究

通过在武广高速铁路路基填筑现场对压实质量控制参数进行对比试验,得出了对地基系数K30与变形模量Ev2、动态变形模量Evd与变形模量Ev2大致的相关关系,提出了与地基系数K30相匹配的变形模量Ev2压实标准,并对压实标准的物理指标、K30试验方法提出了修改建议,可为铁路路基相关规范、标准的制修订提供参考。     

铁路路基土体湿化性能的试验研究

既有线铁路路基存在大量路肩及边坡冲刷现象,影响路基的稳定性。现场调研路基冲刷情况,分析路基典型冲刷形式及程度;开展室内湿化试验,分析了土体性质和压实度条件下土体的崩解性状,明确了土体性质和压实度对土体抗冲刷能力的影响程度;并在此基础上设计了有扰动湿化试验,通过雨水冲刷试验对其结果进行验证,得出有扰动湿化试验更符合实际的冲刷情况。     

高速铁路路基病害成因分析

高速铁路路基受列车荷载及自然条件的影响,易产生病害。根据我国已建高速铁路路基病害情况,分析了路基基床病害中翻浆冒泥、基床下沉、外挤等现象的形成机理;指出了目前高速铁路路堤边坡及路堑边坡在施工方法、防灾措施等方面存在的不足之处;剖析了造成路基过渡段不均匀沉降的主要因素,包括刚度差异、地基基础不良、压实质量不足、施工计划安排等方面,并提出预防及治理路基基床病害、边坡冲刷溜塌、过渡段不均匀沉降的基本原则及主要措施,这些对我国高速铁路路基病害原因分析及整治措施的制定具有一定参考和借鉴意义。     

红层软土地基沉降监测及预测

研究目的:红层软泥岩是一种特殊岩土,具有易崩解、易风化、遇水易软化等特点。在这种特殊地质条件下,修建高等级铁路,必须要解决地基沉降问题。要准确地计算软土地基的沉降,特别是预测工后沉降,满足高速铁路暂行规定,仍是铁路建设中要解决的关键问题。研究方法:采用沉降管对经粉喷桩处理过的红层软土地基进行沉降监测,将得到沉降数据进行分析,分析软土地基沉降规律,通过指数函数进行拟合及预测其最终沉降量。研究结果:结果发现沉降管在红层软土地基的沉降监测得到了很好的应用,其预测结果表明经过粉喷桩处理后的软土地基的沉降满足高速铁路暂行规定。研究结论:证明该沉降管监测方法和预测方法应用在红层软土地基沉降中是合理的。     

华北平原地面沉降对高速铁路的影响及其对策

研究目的：研究掌握中国华北平原区域地面沉降特征及其对高速铁路工程的影响，提出针对性的防治对策与工程措施，供高速铁路勘测、设计及施工参考。 研究方法：本文结合某高速铁路北京至济南段沿线地面沉降情况，采用统计分析方法对铁路沿线各段落的地面沉降的幅度、速率及线路坡度的改变进行了计算和预测，并参考有关规范标准计算分析了不均匀沉降对高速铁路桥梁、路基及轨道平顺性的影响。 研究结果：研究确定了华北平原地面沉降区内的地表变形特征及其对高速铁路的影响方式、影响程度，并提出了针对性的防治措施和对策。 研究结论：区域性地面沉降会改变线路坡度，同时对桥梁、路基及轨道平顺性会产生一定影响，而局部的不均匀沉降对高速铁路工程的影响相对较大，可通过控制地下水开采、合理选线、采取合理的线路坡度及适宜的工程结构措施加以防治。     

土质路基板式无砟轨道基床动力特性研究

无砟轨道技术在高速铁路发展中得到越来越多的应用,在使用温克勒(Winkler)模型对土质路基无砟轨道进行分析时,路基中动应力的分布规律和基床反力系数的取值是决定线路结构设计成败的关键因素。以遂渝线无砟轨道铁路为背景,通过室内大比例动力模型试验,研究了循环荷载下路基基床动态参数的分布特征。考虑到工程实用性,对板式无砟轨道基础板底面的动应力进行必要的简化,联合Odemark理论和弹性理论来计算路基动应力,所得计算值和实测值很接近。在动应力分布已知的前提下,将路基各土层假设为一维压缩模型,并确定合理的有限压缩层厚度,探讨将多土层体系转换为等效Winkler地基模型的方法,得到不同工况下路基的基床反力系数,经与实测值相比较,证实了此计算方法是有效的。     

高速铁路采空区桩板结构复合路基受力机理数值模拟

桩板结构在国内多条高速铁路软土和黄土路基中已得到广泛应用,但该结构用于处理路基采空区的研究成果不多。以合肥至福州高速铁路采空巷道上方车站桩板复合路基为研究对象,数值模拟分析路基的受力机理。研究表明:桩身轴力呈上大下小变化趋势,所有桩均为端承摩擦桩,穿过采空巷道的桩在采空巷道范围内轴力保持不变;所有桩桩侧摩阻力都呈现出先增大后减小的趋势,桩的侧摩阻力分布重心下移,穿过采空区的桩侧摩阻力分布重心要比未穿越采空区的桩要深,桩身越长侧摩阻力所占承载力比例越大;采空区复合路基的桩土应力比要比软土路基的小。     

高速铁路软土路基纠偏整治探索

软土地区的高速铁路受施工、堆载等外部因素的影响,路基和桥墩可能发生位移,这不仅威胁高速铁路行车安全,而且要纠正这种位移(纠偏)十分困难。现以某高速铁路K45路基发生横向位移整治工程为例,分析产生路基偏移的原因,研究探索影响纠偏的各个因素,通过6次整治方案的调整,实现了路基的纠偏。最后提出高压旋喷桩进行纠偏整治的关键要点,为软土地区桥梁桩基纠偏提供了思路。     

高速铁路并站路基设计方案探讨

高速铁路尤其是无砟轨道对路基工后沉降要求十分严格,邻近既有高速铁路进行工程建设活动(如开挖、填筑及地基处理)会对既有高铁产生新的沉降变形。如何避免这些影响,值得进行深入研究,并提出相应的工程措施。目前,并行既有高铁新建路基一般采用填筑轻质土+桩板(筏)复合地基处理等措施。新建郑济客专并行既有京广客专新乡东站时,根据具体情况,结合有限元计算,考虑施工干扰及投资等因素,研究提出具有一定创新性的"加筋陡坡+桩筏结构"和"框架结构"方案,可供类似工程借鉴。     

水泥改良膨胀土重载铁路路基填料的可靠性研究

重载铁路路基相比普通铁路和高速铁路路基承受更大的动力荷载,对填料要求更为严格。新建蒙西至华中地区铁路煤运通道(简称蒙—华重载铁路)三荆段(三门峡—荆门)沿线分布大量膨胀土,拟采用水泥改良膨胀土作为该区段路基填料。鉴于目前中国尚无在膨胀土地区修建重载铁路的实践与案例,针对重载铁路水泥改良膨胀土路基填料可靠性研究相对偏弱。为此,首先结合室内动三轴试验,系统探索重载铁路基床底层及以下路堤结构范围内水泥掺量3%和5%改良膨胀土的临界动应力;然后借助现场试验测试路基实际动应力水平,对水泥掺量3%和5%改良膨胀土填料的可靠性进行评估。研究结果表明:基床底层水泥掺量5%改良膨胀土填料临界动应力范围148.8～233.1 kPa,大于该范围实测路基动应力水平71.45 kPa;基床底层以下路堤掺量3%改良膨胀土填料临界动应力范围142.5～249.7 kPa,大于该范围实测路基动应力水平25.25 kPa,说明水泥改良膨胀土用作蒙-华重载铁路路基填料动力可靠性满足要求。研究结果对探索重载铁路基床范围内动力水平及水泥掺量3%～5%改良膨胀土填料的可靠性评估具有重要理论意义。     

基坑开挖对运营高铁路基变形影响因素分析

以软土地区某邻近运营高铁路基的基坑工程为例,采用数值分析方法,建立包含基坑及高铁路基在内的三维分析模型,研究降水方案、坑底加固、围护结构插入比以及基坑距路基坡脚距离这4个因素对高铁路基变形的影响。结果表明:与一次性降水相比,分层降水所造成的路基最大沉降和水平位移分别减小3.8%和5.2%;坑底加固对路基沉降的影响较小,但对路基水平位移影响相对较大;围护结构插入比存在一个最佳值,超过该值后继续增加插入比对减小路基变形作用不大;路基最大变形的峰值点出现在基坑距路基坡脚距离为10~15 m处。研究成果可为基坑支护设计和施工及邻近高铁的运营提供参考。     

高速铁路膨胀土路堑基床换填厚度试验研究

结合合肥-南京新建时速200km客货共线的建设，在膨胀土路堑地段进行了动载试验，得到了模拟荷载作用下路基动应力沿深度的衰减规律、弹性变形和塑性变形，并从强度、变形等方面探讨了膨胀土路堑的换填厚度，为高速铁路膨胀土路堑地段设计提供了依据。