軟巖填料在高速鐵路中的適用性分析與沉降研究(可編輯)

1、軟巖填料在高速鐵路中的適用性分析與沉降研究 中南大學(xué)碩士學(xué)位論文軟巖填料在高速鐵路中的適用性分析與沉降研究姓名:袁偉申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):道路與鐵道工程指導(dǎo)教師:王永和20090520摘 要武廣客運專線沿線挖方路段分布有大量的軟巖,若能將這些軟巖棄碴用作該高速鐵路路基填料,則可產(chǎn)生顯著的社會經(jīng)濟效益。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目選取代表性軟巖?自堊系及第三系泥質(zhì)粉砂巖的強風(fēng)化弱風(fēng)化混合物作為主要研究對象,對其進行了大量的室內(nèi)室外試驗以驗證其在高速鐵路中的適用性、可行性并探討其具體的施工工藝。同時,針對無碴軌道路基沉降變形的高標(biāo)準(zhǔn)控制要求,并基于沉降監(jiān)測.預(yù)測.評估的體系,重點研究了軟巖填料實

2、體路堤的沉降變形特性。本文所采用的主要研究方法和得到的重要結(jié)論如下:通過崩解試驗、循環(huán)擊實試驗、大三軸剪切試驗、試驗、模型試驗、現(xiàn)場水穩(wěn)定性試驗等方法,證明泥質(zhì)粉砂巖填料具有足夠的抗剪強度和剛度、足夠的硬度、持久的體積穩(wěn)定性、易于壓實、對水較敏感,完全可以用于高速鐵路路堤本體的填筑,但使用時需要采取一些防排水措施來提高它的水穩(wěn)定性。泥質(zhì)粉砂巖填料現(xiàn)場填筑時應(yīng)進行物理改良以改善其顆粒級配,物理改良土宜采用場地集中拌和法施工,施工含水率宜控制在最佳含水率,的.%范圍內(nèi),使用的振動壓路機碾壓遍。通過對路基壓實質(zhì)量檢測指標(biāo)進行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),力學(xué)檢測指標(biāo)與物理檢測指標(biāo)的相關(guān)性不大;力學(xué)檢測指標(biāo)之間具有

3、較強的相關(guān)性.對軟巖路基壓實質(zhì)量的控制應(yīng)采用物理檢測指標(biāo)與力學(xué)檢測指標(biāo)相結(jié)合的方法,并以物理檢測指標(biāo)為主,即以衡量路基密實度的檢測指標(biāo)為主,輔以檢測路基剛度的指標(biāo)。通過現(xiàn)場沉降監(jiān)測發(fā)現(xiàn),泥質(zhì)粉砂巖填料的沉降變形以蠕變?yōu)橹?受外界環(huán)境因素的影響要大于受荷載因素的影響,且后期沉降量較大。通過采用多種沉降預(yù)測模型來擬合沉降.時間曲線發(fā)現(xiàn),泊松曲線能夠較好地擬合軟巖填料填筑層的沉降過程,但最終沉降預(yù)測值偏小;法和,模型擬合效果不如泊松曲線,但二者的最終沉降預(yù)測值基本一致。從沉降預(yù)測的結(jié)果來看,軟土地基經(jīng)樁.網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)加固后,工后沉降量很小,軟巖路堤的工后沉降則以路堤自身的工后沉降為主;而路堤自身的工%

4、。后沉降預(yù)測值是路堤高度的.基于模糊隨機可靠度理論的分析表明,軟巖路堤因工后沉降變形而失穩(wěn)的概率較小,路堤的長期穩(wěn)定性能夠得到保證。關(guān)鍵詞:高速鐵路;軟巖填料;適用性;壓實標(biāo)準(zhǔn);施工工藝;沉降預(yù)測;模糊隨機可靠度? .?.,?. . , ?. : , ,?, , , ,:, .?., . 一%.%. ., . , .,. .。, 。? ?。 . : % . % .,? . .;:? ; ; ;.原創(chuàng)性聲明本人聲明,所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知,除了論文中特以標(biāo)注和致謝的地方外,論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果,也不包含為獲得中南大學(xué)或其

5、他單位的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我共同工作的同志對本研究所作的貢獻均已在論文中作了明確的說明。作者簽名: 日期:年由丑日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本人了解中南大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,即:學(xué)校有權(quán)保留學(xué)位論文并根據(jù)國家或湖南省有關(guān)部門規(guī)定送交學(xué)位論文,允許學(xué)位論文被查閱和借閱;學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容,可以采用復(fù)印、縮印或其它手段保存學(xué)位論文。同時授權(quán)中國科學(xué)技術(shù)信息研究所將本學(xué)位論文收錄到中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫,并通過網(wǎng)絡(luò)向社會公眾提供信息服務(wù)。碩士學(xué)位論文 第章緒論第章 緒論.引言武廣客運專線跨越湖北、湖南、廣東三省,沿線挖方路段分布有大量的軟巖。這些軟巖主要為白堊系及

6、第三系泥質(zhì)粉砂巖、砂礫巖、含礫砂巖,元古界板溪群及冷家溪群砂質(zhì)板巖、泥質(zhì)板巖、千枚板巖、絹云母板巖,在天然狀態(tài)下有呈全風(fēng)化強風(fēng)化狀的,也有呈強風(fēng)化弱風(fēng)化狀的。全風(fēng)化強風(fēng)化層厚度一般為,巖石結(jié)構(gòu)基本破壞,呈土狀;強風(fēng)化弱風(fēng)化層需爆破開采,爆破后呈塊石狀或碎塊狀,巖塊直徑一般為.。按照我國鐵路路基設(shè)計規(guī)范?,這些軟塊石可歸于組或組填料,鐵路路基施工規(guī)范.對其使用標(biāo)準(zhǔn)作出如表.所示的規(guī)定;客運專線無碴軌道鐵路設(shè)計指南鐵建設(shè)函】號對填料的使用作出了更為嚴格的要求:路基基床底層及基床底層以下部位均不能直接采用組或組填料中的軟質(zhì)巖。軟巖的主要特點是粘土礦物成分含量高、強度低、性能不穩(wěn)定、遇水或風(fēng)化作用后其

7、強度會急劇降低。過去由于對軟巖風(fēng)化料的工程性質(zhì)認識不足和技術(shù)經(jīng)濟條件限制,采用此類填料填筑的路基,經(jīng)多年運行后,在交通循環(huán)荷載作用和自然條件下產(chǎn)生嚴重路基病害,如基床翻漿冒泥、路基沉陷、邊坡塌坍等,導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)狀態(tài)惡化和維修工程量增加。因此長久以來,此類填料在鐵路、公路中.的應(yīng)用受到限制。隨著國內(nèi)外高速鐵路、高速公路的大力興建以及路基工程的大力發(fā)展,軟巖填料也逐漸為人們所重視,曾嘗試性地在一些高等級公路或鐵路路基上得到成功應(yīng)用。國內(nèi)外對高速鐵路路基基床填料的要求都很高,基床是路基受外界作用最頻繁的部位,也是最易于發(fā)生病害的部位:特別是與上部軌道相連的基床表層,承受反復(fù)的巨大的動力荷載作用,因此

8、不能采用軟質(zhì)巖塊填筑。但我們可以考慮將武廣客運專線上的軟巖棄碴經(jīng)過適當(dāng)處理后用于路基基床以下部分的填筑,這樣不僅可以解決路堤填料缺乏、棄土占用農(nóng)田的問題,而且能節(jié)省投資、保護環(huán)境,還可以為今后軟巖填料的設(shè)計與施工積累下寶貴的工程經(jīng)驗。一般來說,客運專線路堤下部填料應(yīng)滿足下列三個基本要求:一是在上部結(jié)構(gòu)包括車輛、軌道以及基床自重作用下,路堤能保持長期穩(wěn)定;二是路堤本體的壓縮沉降能很快完成;三是路堤的力學(xué)特性不會受其它因素水、溫度等影響而發(fā)生不利于路堤穩(wěn)定的變化。然而軟巖棄碴由于其自身存在著許多與母巖一致的不良工程性質(zhì)如遇水軟化崩解甚至泥化,有時還會出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象等等,特別是其中的粗顆粒土在填筑完成

9、以后還有可能進一步風(fēng)化破碎,因此它能否用于客運專碩:學(xué)位論文 第章緒論線路基基床以下部位的填筑,還有待深入細致地研究。本文即是基于這一目的,選取上述幾種軟巖棄碴中工程性質(zhì)相對較好但并不算是最好的強風(fēng)化弱風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖為代表,對軟巖填料的物理力學(xué)特性及水穩(wěn)定性做全面系統(tǒng)的研究分析。通過大量的室內(nèi)、現(xiàn)場試驗以及現(xiàn)場檢測監(jiān)測措施,驗證軟巖填料用作武廣客運專線路堤基床以下部分填料的適宜性與可行性,并提出相應(yīng)的壓實質(zhì)量控制指標(biāo),從而為軟巖棄碴在高速鐵路或公路中的應(yīng)用提供可靠的理論依據(jù)與重要的實踐參考。表基床填料使用范圍 表.基床以下路堤填料使用范圍地區(qū)年平均降雨鼙 不浸水條什說明 浸水部分巖性 部分不大

10、于 大于表層 底層 表層 底層 微風(fēng)化非泥宜 .質(zhì)巖石微風(fēng)化非宜 可 宜 可泥質(zhì)巖石可弱風(fēng)化 不宜弱風(fēng)化 不得 可 不得 可強風(fēng)化 不得 不得強風(fēng)化 嚴禁 不得 嚴禁 不得.軟巖填料的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀.軟巖填料的工程特性軟化性大量室內(nèi)試驗與工程實踐表明,軟巖具有很強的軟化性,即一定尺寸的軟巖塊與大氣及水相遇后容易軟化,力學(xué)性質(zhì)會發(fā)生較大變化,其強度及剛度均大幅度降低】。在巖土工程中,用“軟化系數(shù)”來表征這一性質(zhì),其定義為巖石浸水后的抗壓強度與干燥巖石的抗壓強度之比。顯然,軟化系數(shù)越小,浸水后巖石強度的變化也越顯著。當(dāng)軟化系數(shù)大于.時,一般認為軟化性很小,當(dāng)軟化系數(shù)接近于時,可認為巖石不軟化。周翠

11、英等卜】通過掃描電鏡、偏光顯微鏡、能譜分析、粉晶射線衍射以及巖石的物理力學(xué)測試等手段測定軟巖微觀結(jié)構(gòu)、礦物成分、物理力學(xué)性質(zhì)、水溶液的化學(xué)成分及其隨時間的變化特點,揭示軟巖軟化的動態(tài)變化規(guī)律,探討其軟化微觀機制,在飽水試驗的基礎(chǔ)上指出軟巖的軟化機制包括:粘土礦物吸水膨脹與崩解機制、離子交換吸附作用、易溶性礦物溶解與礦物生成、軟巖與水作用的微觀力學(xué)作用機制以及軟巖軟化的非線性化學(xué)動力學(xué)機制等,其中,粘土礦物吸水膨脹與崩解機制、離子交換吸附機制及軟巖與水相互作用的微觀力學(xué)作用機制起主要的作用。將時間序列的分維分析方法應(yīng)用于軟巖與水相互作用系統(tǒng)中,通過重建相空間,確定了描述該系統(tǒng)所需的最少變量數(shù)。碩

12、:學(xué)位論文 第章緒論試驗中發(fā)現(xiàn),軟巖的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)參數(shù)是反映軟巖軟化的控制性因素,因而取微結(jié)構(gòu)孔隙分布分維值眈、粘聚力和內(nèi)摩擦角夠值作為描述該系統(tǒng)的個變量。在此基礎(chǔ)上,應(yīng)用反演分析理論,確定了軟巖軟化的非線性動力學(xué)模型,再將以上個變量的時間序列值通過求殘差平方和極小值的方法與模型進行逼近,得到模型中各個未確定的參數(shù),從而對軟巖與水相互作用過程進行非線性動力學(xué)分析。結(jié)果表明:所給出的非線性動力學(xué)模型計算得到的微結(jié)構(gòu)孔隙分布分維值、粘聚力和內(nèi)摩擦角緲值與試驗獲得的相應(yīng)參數(shù)值的分布曲線非常接近,說明軟巖與水相互作用具有顯著的非線性動力學(xué)特點;同時,利用所建立的模型可較好地預(yù)測軟巖在飽水條件下,一定

13、時間后的微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)和力學(xué)性質(zhì)變化規(guī)律。崩解性軟巖不僅具有很強的軟化性,還具有很強的崩解性。對于軟巖的崩解現(xiàn)象和崩解機理,許多學(xué)者進行了大量的研究,如余宏明等【在地質(zhì)調(diào)查及大量巖土實驗的基礎(chǔ)上,研究了巴東縣新城區(qū)中三疊統(tǒng)巴東組二段紫紅色泥巖的膨脹崩解特性,測定了強風(fēng)化泥巖的礦物及化學(xué)成分,對巖石在不同狀態(tài)和不同浸水時間條件下表現(xiàn)出的快速脹裂、崩解現(xiàn)象進行了細致觀察,同時對不同浸水狀態(tài)的巖石進行了強度試驗,發(fā)現(xiàn)該區(qū)紫紅色泥巖風(fēng)化后具有微弱的膨脹性,以及沿微裂面快速崩解的特性,其膨脹崩解特性與巖石的物理狀態(tài)密切相關(guān):隨巖石天然含水率的提高,崩解速度加快,且崩解的程度提高;經(jīng)烘干后的巖塊的崩解速度明

14、顯加快,因為失水后再浸水的巖塊結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分發(fā)生了變化,可以認為巖塊崩解與其微觀性質(zhì)密切相關(guān);隨巖塊泥質(zhì)含量的增高,崩解速度加快,程度增高;可溶鹽類的含量越高,由可溶鹽類溶解后形成的空洞越多,則其崩解速度越快,崩解的程度越高。顏文等】通過對泥質(zhì)千枚狀板巖、砂質(zhì)千枚狀板巖和泥質(zhì)粉砂巖這三種軟巖的水理特性進行試驗研究,得出:全風(fēng)化的泥質(zhì)千枚狀板巖耐崩解性能力差,最好將其當(dāng)作土來對待;泥質(zhì)千枚狀板巖與砂質(zhì)千枚狀板巖在施工過程中應(yīng)充分破碎,以防止填土因材料的軟化與崩解而發(fā)生過大的沉降,影響路基的穩(wěn)定性與耐久性;軟質(zhì)巖的水理性強弱與所含的粘土礦物有關(guān),也與含水率的交替變化程度有關(guān),一般保持天然含水率狀態(tài)

15、下浸水的礦巖,水理性顯現(xiàn)程度較小,而發(fā)生失水過程的礦巖再浸水后,其水理性就變得極其強烈。張永安等瞵對滇中紅層泥巖的水理特性作了研究分析,指出該紅層由砂巖、粉砂巖、泥巖組成,通常為巖性比較軟弱的泥巖、泥質(zhì)粉砂巖等,特別是紅層泥巖富含的高嶺石、伊利石、蒙脫石、伊/蒙混層等粘土礦物顆粒細小,親水性強,在地下水入滲的情況下結(jié)構(gòu)面泥化,巖體發(fā)生軟化,強度降低。在失水情況下,發(fā)生不均勻收縮,巖體就崩解為碎裂塊體,同時在地下水的作用下發(fā)生溶蝕溶解。紅層還具有很強的崩解性,邊坡開挖后發(fā)生崩解,降雨及其形成的坡面流作用下破壞流失的現(xiàn)象。碩:學(xué)位論文 第章緒論但是由于軟巖崩解過程的復(fù)雜性,一直很難找到一個定量的指

16、標(biāo)來描述,在工程應(yīng)用上極為不便,因此迫切需要研究能表征崩解機理的定量指標(biāo)。為此,蘇永華等【】將非線性的分形幾何引入到軟巖膨脹崩解力學(xué)機理研究中,利用分形理論分析崩解機制,認為軟巖的吸水膨脹崩解是軟巖屬于多重分形,其穩(wěn)定分數(shù)維可以作為膨脹崩解的一個定量指標(biāo),更可以作為路基填筑施工工藝的控制指標(biāo)。在此基礎(chǔ)之上,劉曉明等 采用灰色關(guān)聯(lián)度法對紅層軟巖的粒度分形特征以及礦物、化學(xué)成分試驗數(shù)據(jù)與其崩解性進行了關(guān)聯(lián)分析。分析發(fā)現(xiàn):與化學(xué)成分相比,紅層軟巖的粒度分布分形特征參數(shù)與崩解特性具有更高的關(guān)聯(lián)度,表明沉積形成時的環(huán)境決定了成巖后的紅層軟巖崩解性強弱。因為紅層軟巖中蒙脫石含量少,因此在各種成分中伊利石含

17、量對紅層軟巖崩解性影響最大,說明水理特性不穩(wěn)定的礦物含量始終是影響軟巖崩解的主要因素。化學(xué)成分中,含量對紅層軟巖崩解性影響最大,在紅層軟巖成分分析中應(yīng)注意對質(zhì)量分數(shù)測試和分析。趙明華等【通過紅層軟巖的室內(nèi)恒溫保水和模擬大氣條件的漸進崩解實驗,跟蹤觀察崩解產(chǎn)物的粒度變化,引入分形幾何的理論模型,提出利用分維數(shù)來定量描述紅砂巖崩解破碎的非線性動態(tài)過程,并結(jié)合湘南某高速公路紅層軟巖路基工程建設(shè),提出相應(yīng)的崩解穩(wěn)定分維數(shù)。研究結(jié)果表明:基于質(zhì)量的分形分布模型能較好地描述巖石崩解破碎過程中粒度的分布特征,其分維數(shù)可作為判斷紅層軟巖崩解完成與否的控制指標(biāo)。通過計算機數(shù)值模擬,進一步驗證了分形理論應(yīng)用于崩解

18、破碎過程定量描述的適甩性,并以數(shù)值模擬實驗得到的篩分數(shù)據(jù),統(tǒng)計得出基于質(zhì)量的分形分布和常用的.尺分布的參數(shù)之間的關(guān)系。路用性為了研究種堆積軟質(zhì)巖能否作為路基填料,日本專門組織了一個委員會,對該種軟質(zhì)巖填筑的既有路基進行全面的調(diào)查,并進行了現(xiàn)場填筑試驗和動態(tài)試驗,整個研究工作持續(xù)了數(shù)年?，F(xiàn)場填筑試驗完全按照實際路基的設(shè)計施工標(biāo)準(zhǔn)進行,試驗路堤高. 、上寬. 、底寬. 、長. 。試驗分三個過程,第一是觀測路堤的靜沉降,歷時天。路基變形在天后基本穩(wěn)定,路基最大沉降為左右。第二是共振試驗,動荷載由激振器提供,動載大小范圍為,將頻率由變化到 ,求得路堤的共振頻率在 附近。第三是重復(fù)加載試驗,荷載與共振試

19、驗相同,頻率為,重復(fù)加載萬次,測得路基面累積殘余沉降為 ,彈性變形幅值為. 。在其現(xiàn)場填筑試驗中,他們還對軟質(zhì)巖填料的力學(xué)性質(zhì)和級配等進行了研究,所采用的填料為粒徑不大于的隧道軟質(zhì)巖棄碴,日本道路公團基于上述分析并提出了用破碎率和崩解率兩方面來評價軟質(zhì)巖填料的壓縮性【,其判別圖如圖?。在區(qū)破碎率小而崩解大,填料的水穩(wěn)性不好,在機械碾壓作用下不易破碎,填土得不到充分壓實,碩十學(xué)位論文 第章緒論而在反復(fù)干濕循環(huán)下,巖塊很快,崩解破碎造成下沉,一般區(qū)的/,壓縮變形%;在區(qū)則反之, 其壓縮變形%,且破碎率大,/ 它說明在碾壓時巖塊得到比較充/黽/槳解璉璦分的破碎,產(chǎn)生較多的細粒,可/?/使填土得到很高

20、的密度,而后期下沉因崩解率小而變小。區(qū)為可用填料,區(qū)為不可用填料,破碎率%區(qū)為慎用填料。圖日本利用崩解率和破碎率作為國內(nèi)針對軟巖填料的路用性軟巖填料可用性的判別標(biāo)準(zhǔn)圖也做了專門的研究,如熊躍華等用室內(nèi)模型試驗研究千枚板巖填筑路基的穩(wěn)定性,指出水對路基的穩(wěn)定性有顯著影響,在實際工程施工中應(yīng)采取有效措施防水浸入路基;填筑路堤時應(yīng)適當(dāng)增加粗骨料的比例,以增強路基的穩(wěn)定性,細顆粒填料的重量比應(yīng)小于%。趙明華等【對組成紅層軟巖的各種巖類進行的化學(xué)成分、物理性質(zhì)、耐崩解性等試驗表明:組成紅層軟巖的各種巖石化學(xué)成分、礦物含量、物理力學(xué)性質(zhì)、水理性質(zhì)等差異較大,因各種巖類混雜,工程中很難區(qū)別對待。同時通過對試

21、驗結(jié)果的分析,給出了崩解后紅層軟巖路用工程特性指標(biāo)間的相互關(guān)系式,并指出完全崩解后的紅層材料性質(zhì)穩(wěn)定,壓實度達到%后,紅層材料填筑體的物理力學(xué)指標(biāo)可滿足其作為路基填料的要求。另外對某高速公路工程應(yīng)用及現(xiàn)場試驗和工后觀測結(jié)果表明,經(jīng)一定程序處理后的紅層軟巖可作為路基填料。劉新喜等【通過對強風(fēng)化軟巖壓實特性試驗研究表明,填料的承載比值隨壓實度的增大而增大,填料具有良好的壓實性能,可用于高等級公路路基填筑;同時,利用室內(nèi)三軸剪切儀模擬接近實際的應(yīng)力路徑,對強風(fēng)化軟巖進行干一濕雙線平行試驗和在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下不同壓實度的濕化變形試驗,試驗結(jié)果表明:路面不發(fā)生開裂或塑性破壞的臨界應(yīng)變值為%;隨著壓實度的增

22、大,濕化變形隨之減小;在圍壓時,隨著偏應(yīng)力的增大,剪脹也增大。將試驗成果用于湘潭市昭山大道路基填筑,提出了路基區(qū)換填黏性土、濕法填筑和提高區(qū)壓實度等施工措施。鄭明新等在分析風(fēng)化軟巖基本礦物成分、耐崩解性的基礎(chǔ)上,結(jié)合風(fēng)化軟巖巖塊力學(xué)強度和擊實試驗結(jié)果,初步判定了風(fēng)化軟巖填筑路基的可行性,同時提出了軟巖填筑路基可行性的初步判定方法。向貴府等【 】通過對某料場昔格達極軟巖室內(nèi)承載比試驗分析,得出昔格達極軟巖混合填料飽水前與飽水后承載比存在較好的線性相關(guān)性,并確定出影響昔格達極軟巖承載比的因素主要是泥巖含量和含水率,碩:學(xué)位論文 第章緒論只要對其控制適當(dāng)并進行充分碾壓,就能夠達到高速公路路堤對填料強

23、度的要求。方燾等【】采用相似材料模型試驗方法,對千枚板巖等類軟巖填筑路基的沉降特性進行了機制性試驗研究,并運用線性對數(shù)模型對其沉降規(guī)律進行預(yù)測,同時根據(jù)試驗結(jié)果提出了保證填筑路堤沉降穩(wěn)定性的工程措施和要求。卿啟湘掣。介紹了泥質(zhì)板巖全風(fēng)化及強風(fēng)化料作為高速公路、高速鐵路路堤的室內(nèi)模型試驗研究,采用不同的顆粒級配、不同的含水率,通過施加不同的豎向荷載作用于模型路堤,獲取了路堤面板的沉降以及堤內(nèi)應(yīng)力、應(yīng)變、土壓力值和變形性狀以及模型路堤的極限承載力等,試驗結(jié)果表明模型路堤內(nèi)的應(yīng)力、應(yīng)變和沉降位移隨堤面豎向荷載、含水率和顆粒粒徑不同而變化,這對軟巖風(fēng)化料填筑高速鐵路路堤設(shè)計、施工與質(zhì)量控制起到一定的借

24、鑒作用。其它特性關(guān)于軟巖填料的其它一些特性,如擊實特性、破碎性、滲透性等,國內(nèi)外也做了不少研究。方燾等【在分析軟巖的基本特征的基礎(chǔ)上,考慮軟巖粗細顆粒相對含量不同對軟巖作為路基填料的工程性質(zhì)的影響,設(shè)計正交試驗,對不同粗粒含量的軟巖試樣進行了室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)重型擊實試驗,得到了千枚狀板巖填筑路基的最優(yōu)含水率、最大干密度,同時還分析了粗粒含量、擊實功的大小以及軟巖顆粒的易破碎特性等因素對最大干密度和最優(yōu)含水率的影響。鐘長云等【】對砂質(zhì)板巖和含礫砂巖這兩種軟質(zhì)風(fēng)化巖在不同粒徑粗細比條件下進行擊實試驗,發(fā)現(xiàn)隨著粗細比例的由小到大,混合料的最大干密度也由小變大,達到最大后又逐漸變小,最后趨于平緩;混合料的最佳

25、含水率則與粗顆粒含量成反比。柏樹田等【根據(jù)大坳、魚跳和盤石頭三座面板壩的軟巖料進行不同密度的垂直滲透試驗和水平滲透試驗,從而發(fā)現(xiàn),軟巖料的垂直滲透系數(shù)較小,一般為。/,盤石頭層強風(fēng)化頁巖的滲透系數(shù)為./,可視為相對不透水。其主要原因是軟巖料壓實后顆粒破碎較劇烈,填筑層上部細粒含量明顯增多,形成一弱透水層,從而阻礙了垂直方向的滲透性。劉新喜等利用飽和與非飽和滲流理論通過工程類比法確定了強風(fēng)化軟巖土水特征曲線,由此確定土的非飽和滲透函數(shù),并進行降雨作用下高填方邊坡暫態(tài)飽和與非飽和滑坡滲流的有限元分析,應(yīng)用非飽和土抗剪強度理論,建立了降雨入滲邊坡穩(wěn)定性分析數(shù)學(xué)模型,采用法分析降雨時邊坡的瞬態(tài)安全系數(shù)

26、,通過研究得出如下結(jié)論:在邊坡地下水位較淺時,暴雨入滲容易使邊坡地下水位上升,同時暴雨入滲使邊坡中基質(zhì)吸力減小,因此隨著暴雨強度的增加,滑坡的穩(wěn)定性降低。通過對昭山大道強風(fēng)化軟巖路堤邊坡的滲流數(shù)值模擬表明,在極端暴雨強度為 /時,降雨 以后邊坡就欠穩(wěn)定;強風(fēng)化軟巖用于高填方路堤時,提高填土的壓實度,一方面可以增大水平方向的滲透系數(shù)與垂直方向滲透系數(shù)的比值,有利于邊坡的穩(wěn)定。另一方面從濕化變形碩上學(xué)位論文 第章緒論試驗來看,可以減小降雨入滲對邊坡土的軟化。穩(wěn)定性評價表明,強化軟巖用于高填方路堤填土?xí)r,填土的壓實度必須大于%,這樣才能有利于邊坡的穩(wěn)定。.軟巖填料的施工工藝開采方法當(dāng)由山坡開采軟巖填

27、料時,不同的開采方法,會有不同的結(jié)果。巖塊有一定的崩解性,采集填料時可灑些水,可使巖塊自行崩解而細?；?這些方法都能改善填料的級配。如某工程【釣】采集山坡細砂巖為填料,山坡表層 風(fēng)化呈砂土狀,有極少殘存碎石。以下風(fēng)化嚴重巖石呈褐色,殘存著沉積巖特征,沿層面開裂,裂圖.不同采集填料法顆粒級配變化隙有水痕,吸水率.%,吸水后強度降低。采集填料用三種方法:其一是用挖掘機挖掘后直接裝車運至填筑地點填筑;其二是用推土機順山坡表面推開再堆積后裝車運至填筑點;其三是用推土機在 長的距離內(nèi)反復(fù)推開再堆積幾遍使填料充分混合、破碎后再運至填筑地點。用這三種方法在同一采取填料的地點所采集的填料粒度有很大差別,如圖.

28、。從級配曲線可以看出,挖掘法含礫量在%左右而混合法約占%,混合法所采集的填料的顆粒級配明顯優(yōu)化了。在推鏟混合的過程中,會使水分降低,若降低到低于最佳含水率時,可適當(dāng)灑水,一方面達到最佳含水率要求,另一方面使填料中的巖塊易于破碎,加速填料的細?；?。軟巖路塹爆破時,要注意爆破方法選擇和爆破參數(shù)的選取,這對于控制軟巖顆粒級配很重要。由于軟巖強度低、空隙度大,為控制棄碴塊度要采用淺孔爆破,并且孔徑、孔距要小,裝藥密度相應(yīng)較少。長荊線口采用淺孔臺階微差爆破,臺,裝藥密度階高度 ,炮孔直徑 ,孔深. /。對于泥質(zhì)頁巖,當(dāng)孔距為 時,爆破后棄碴塊大于 的達/.%;當(dāng)孔距為,對時,棄碴塊徑大于 的在 %。對于

29、泥質(zhì)頁巖選擇孔距為于紅泥巖選擇孔距為 。填料中塊徑較大的巖塊,填筑前進行二次破碎,以滿足填料顆粒級配的要求。攤鋪厚度軟巖的填層厚度與碾壓的設(shè)備性能、填料的顆粒直徑以及壓實質(zhì)量的檢查設(shè)備有關(guān)系。當(dāng)填料顆粒直徑較大,采用重型振動壓路機碾壓時,則填層可用較大的厚度?？瓦\專線鐵路路基施工技術(shù)指南規(guī)定,基床以下路堤,采用碎石類土碩十學(xué)位論文第章緒論填筑時,分層的最大壓實厚度不應(yīng)大于;采用砂類土和改良細粒土填筑時,分層的最大壓實厚度不應(yīng)大于;最小分層壓實厚度不宜小于。由于密度濕度核子儀所測深度一般為表層. ,又配備一定數(shù)量的恐。承載板檢測,考慮到壓縮因素,填層松鋪厚度采用.為宜。填筑含水率軟巖填筑時的施工

30、含水率以室內(nèi)擊實試驗所得的最佳含水率為基礎(chǔ),有資料表吲拋】:未風(fēng)化的軟巖填料與硬質(zhì)巖填料的壓實機理相近,對含水率不敏感,壓實質(zhì)量基本上不受含水率的影響,填筑時采用天然含水率即可;風(fēng)化巖塊填料存在碾壓最佳含水率,這一點與土質(zhì)填料相似,但需注意的是,軟巖由于其特殊的工程性質(zhì)易風(fēng)化易崩解易軟化,其碾壓含水率及碾壓最大干密度與室內(nèi)擊實試驗所得到的最佳含水率和最大干密度會有差別,需在填筑現(xiàn)場利用碾壓機械再次確定填料的最佳含水率和最大干密度。表一列出了長荊線上軟質(zhì)巖填料室內(nèi)擊實試驗和現(xiàn)場碾壓試驗測得的肪找、對比值。表室內(nèi)擊實試驗和現(xiàn)場碾壓試驗對比室內(nèi)擊.實試驗 現(xiàn)場碾壓試驗巖塊風(fēng) 天然含序號化程度 水率/

31、%島戕/%懈,/?一 /?一. . . . . . . . . .朱風(fēng)化. . . . .巖塊. . . . . . . . . . . . . . . . .風(fēng)化巖. . . .塊. . . . . . . . .西安.南京鐵路與漢丹線的聯(lián)絡(luò)線在確定風(fēng)化軟巖填筑路基的施工方案時,選定 一為試驗段,施工機械為移山型推土機,型振動壓路機,檢測儀器為鐵科院生產(chǎn)颶。地基系數(shù)測定儀。首層填土厚度為。先用壓路機碾壓遍,再用 壓路機碾壓遍,其表面觀測較好。經(jīng)檢測,地基系數(shù)蝎。均大于. ,實測土的含水率為.%。繼續(xù)填筑第二層填筑厚度,測土的含水率.%。用壓路機靜壓遍,振壓遍,目測壓實路基有一部分裂紋,經(jīng)檢測

32、僅有點局。值合格,分析為碾壓不足。繼續(xù)碾壓,靜壓、振壓各遍,由于天氣晴朗氣溫高,表層土已出現(xiàn)失水現(xiàn)象,表層壓不實,經(jīng)檢測只有一點合格,考慮到失水嚴重,決定將壓好的土層推掉重新填碩士學(xué)位論文 第章緒論土壓實,測得含水率為.%,值. /。經(jīng)分析含水率不夠,隨即噴灑水施工并用推土機將碾壓層推起,使其噴灑水與土質(zhì)均勻混合,然后靜、振壓遍,測定含水率為.%,值./,達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。次日凌晨充分利用一陣小雨的自然條件繼續(xù)填土厚,測得含水率.%,靜壓遍,振壓遍后土層表面無裂紋,測得地基系數(shù)局。值為. /以上,隨即填筑上層土,按下層填土方案靜壓、振壓后進行測試其結(jié)果符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過反復(fù)試驗,結(jié)合施工現(xiàn)場碾壓情

33、況,從積累的檢測數(shù)據(jù)分析看,此種風(fēng)化軟巖作為鐵路路基填料其含水率控制在 %左右最為理想。碾壓機具與碾壓遍數(shù)目前,壓實路基時較常使用的機械有靜力光面鋼輪壓路機、輪胎式壓路機和振動壓路機。靜力光面鋼輪壓路機在土層上碾壓時,在滾動輪作用下產(chǎn)生的應(yīng)力主要集中在土表層,應(yīng)力隨深度的增加而減小。同時由于碾壓輪與土層的接觸面積大,單位壓力較小,所以壓實土層中上層密實度大于下層的現(xiàn)象很容易產(chǎn)生。但是用靜力光面鋼輪壓路機既可以獲得密實的結(jié)果,又可以得到平整的表面。鑒于以上特點,輕型和中型靜力光面鋼輪壓路機在機械化施工程度不高的施工條件下廣泛被采用。光面鋼輪壓路機一般可用作預(yù)壓,重型靜力光面鋼輪壓路機在鋼輪上加裝

34、“羊蹄”后可以壓實黏性土。對于含砂量較大或無黏性的砂土不宜采用靜力光面鋼輪壓路機。輪胎式壓路機的壓實,除了白重的垂直壓實力外,還有水平的縱、橫向壓實力,加上輪胎的“搓揉”作用,產(chǎn)生極好的壓實效果。輪胎式壓路機可以增減配重,更適用于各種材料的壓實。振動壓路機有很強的壓實功能。一般的振動壓路機都設(shè)有調(diào)頻、調(diào)幅裝置?？梢愿鶕?jù)需要調(diào)成不振、弱振或強振等不同狀況。振動壓路機有邊壓實邊振動的特點。它特別適合于壓實黏性小的土、砂粒料等。這一特性剛好與靜力光面鋼輪壓路機形成互補性。另外,振動壓路機碾壓過的土層密實度表層很小,隨著深度的增加,密實度不斷增大。當(dāng)達到一定深度時,隨著深度的增加,密實度反而不斷減小,

35、會使表層材料變得疏松。為了消除這些缺點,在振動碾壓過后需要繼續(xù)靜力碾壓。振動壓路機比相同質(zhì)量的普通光面鋼輪壓路機的壓實效果好得多,不但密實度大,而且有效的壓實深度也大含水率大的黏土除外。在填料的顆粒級配、填層厚度、含水率等條件都相同的情況下,不同的碾壓設(shè)備與碾壓遍數(shù),其碾壓效果是不一樣的。如長荊線軟巖棄碴填筑路堤試驗,填,最大巖塊粒徑為層厚. ,含水率為%即天然含水率,碾壓試驗采用三種碾壓機具碾壓,不同的碾壓遍數(shù)的填土干密度如表.。路基填碩.:學(xué)位論文第章緒論土在各種碾壓機械作用下,開始其干密度均隨碾壓遍數(shù)的增加而增加,使用的機械不同,其密度增加速度不同。從三種機械碾壓所表示的密度值與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

36、擊實試驗砌瓢./所取得結(jié)果相比較:振動碾碾壓到第遍,填土干密度就達到室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗確定的最大干密度,用鎬開挖可以看出巖塊中問的孔隙存在,壓實不均勻;隨著碾壓遍數(shù)的增加,填土干密度仍在增加,碾壓到第遍以后,填土干密度依然會增加,但增加的幅度很小;當(dāng)碾壓到第遍時,用鎬挖開試坑觀察已很難看到巖塊搭接成的孔隙,均勻程度也大有改善;第遍以后,填土干密度不再隨碾壓遍數(shù)的增加而變化。.軋道機,碾壓遍達到室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗的最佳干密度,繼續(xù)碾壓的最大干密度為.璣。型推土機,無論碾壓多少遍均達不到室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗的最佳干密度。其最大干密度為.。可以看出黏土巖棄碴作路堤填料選用振動壓路機,碾壓遍,其壓實度.可達.

37、;如采用.型軋道機,碾壓遍,其壓實度達.。表.碾壓遍數(shù)與填方干密度/碾壓遍數(shù)序號. . . . . . .振動壓路機 . .軋道機 . . . . . . . . . . . . . . . . .型推土機表達成鐵路紅層泥巖碾壓試驗結(jié)果部分資料顆粒級配壓實度狀態(tài)填層 天然含水 最大干碾壓 的碾壓遍數(shù)不均勻 曲率厚度 率 容重 附注機具 系數(shù) 系數(shù)醐 蝴% /五 四% %振動 . . . .?. .壓路機 .為.標(biāo)準(zhǔn)靜力. . . . . .壓路機 .擊實試驗鏟起 . . . . .機.達成鐵路中段紅層泥巖碾壓試驗,分別選擇:鏟運機、靜力壓路機和振動壓路機三種碾壓設(shè)備作碾壓試驗,其結(jié)果見表.。從

38、達成線試驗資料可看出:紅層泥巖作填料其壓實密度.時采用三種碾壓機具均可,如果壓實密碩士學(xué)位論文 第章緒論度要求.時,應(yīng)采用振動壓路機碾壓,其碾壓遍數(shù)當(dāng)填層厚為. 時為遍;填層厚.時為遍。據(jù)調(diào)研資料分析,結(jié)合施工現(xiàn)場實際,高速鐵路路堤基床以下部位填層應(yīng)選用超重載或振動碾壓機具碾壓,以碾壓遍數(shù)為宜。.軟巖填料的應(yīng)用狀況通過大量的調(diào)查發(fā)現(xiàn),在現(xiàn)有的軟質(zhì)巖填筑的公路及鐵路路基中,采用礫巖填筑的路基一般未產(chǎn)生過病害,如國道湖南省湘鄉(xiāng)縣山棗鄉(xiāng)境內(nèi)的一段路堤高達 ,用路塹開挖的泥質(zhì)鐵質(zhì)礫巖塊石土作填料填筑的,年來路基無沉陷,公路運營一直良好。施工工藝簡單的一些低等級公路,如湖南省、和等省道、國道段,采用泥質(zhì)

39、板巖或頁巖、白堊系紅砂巖、第三系泥巖、石炭系泥灰?guī)r、炭質(zhì)頁巖等軟質(zhì)巖塊填筑的路基,均出現(xiàn)較大的路基變形。若采用未風(fēng)化或微風(fēng)化的軟巖來填筑路基,則路基的變形量會更大。如長潭高速公路段采用弱風(fēng)化的泥盆系泥巖填筑,下部巖塊較大,級配不良,雖經(jīng)分層碾壓夯實,在年春季雨水滲過路面基層,致使路基中的巖塊吸水軟化風(fēng)化而破碎,路基頂面兩側(cè)均出現(xiàn)了兩條長 ,寬 的裂縫,且伴有明顯沉降。后經(jīng)灌泥漿處理,一個月后路基沉降 ,個月后沉降穩(wěn)定。山東某鐵路有一段利用隧道棄碴填筑的路堤,棄碴為未風(fēng)化的泥灰?guī)r,因其有崩解性,故在填后灑水,經(jīng)一夜時間下沉了 ,該鐵路一號橋頭路堤,利用炭質(zhì)頁巖棄碴填筑,三年后下沉了 以上。某公路

40、路堤高 ,用第三紀泥巖填筑,兩年之內(nèi),因泥巖尚未大量風(fēng)化破碎,路堤下沉量較小,僅余厘米;之后。隨著風(fēng)化的加重路堤開始大量下沉,通車后八年間共下沉 。某部門曾對用軟巖填筑的路堤進行填土條件與下沉的調(diào)查,并與用粉土填筑的路堤之下沉情況作對比,從而發(fā)現(xiàn):用未風(fēng)化巖塊所填路堤較用粉土填筑路堤下沉量還大,在有水或高于的地方下沉量都大。但軟質(zhì)巖填料填筑的路基若經(jīng)過專門試驗研究,嚴格的施工工藝和質(zhì)量控制,一般均未產(chǎn)生過病害,如長辛店至大灰場鐵路修建于年代初,用風(fēng)化礫巖填筑至今已年,下沉不超過 ,無病害;北京西客站路堤試驗段用風(fēng)化嚴重的第三紀礫巖填筑,填土容重達到 /,密實度達到%,地基系數(shù)颶。達到/,經(jīng)過兩

41、年的觀測沉降僅 ;某水壩用風(fēng)化細砂巖填筑,填土容重達到./,密實度達到/.%。某公路路堤用第三紀風(fēng)化凝灰?guī)r填筑,巖塊崩解率高,在反復(fù)的干濕狀態(tài)后崩解率即達%,路堤坡腳下為水塘,但采用合理的設(shè)計施工,路堤工程穩(wěn)定。另外,國內(nèi)外許多成功的經(jīng)驗證明,過去因抗壓強度低、軟化系數(shù)小而不被碩學(xué)位論文 第章緒論采用的軟巖堆石料,經(jīng)過專門設(shè)計,仍可作為堆石料填筑在壩軸線以下、下游水位以上的部位。如薩爾瓦興娜、溫尼克、紅樹溪和我國的株樹橋、十三陵抽水蓄能電站上池、天生橋一級、大坳和魚跳等面板堆石壩,經(jīng)過壩體優(yōu)化設(shè)計,在其相應(yīng)的部位填筑了大量的軟巖料,施工完成后一直運行完好。這些工程實踐表明,風(fēng)化軟巖不一定不可作

42、為路基填料,而未風(fēng)化軟巖也不一定都能作為路基填料,其適用性必須根據(jù)填料的具體室內(nèi)試驗結(jié)果而定,即必須對具體填料的路用性質(zhì)作試驗研究分析,從而為設(shè)計施工提供科學(xué)的參考依據(jù)。.高速鐵路路基壓實標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀.國內(nèi)外高速鐵路路基壓實標(biāo)準(zhǔn)路基作為鐵路軌道的基礎(chǔ),在列車重復(fù)荷載及軌道靜載作用下會產(chǎn)生一定的變形。對于高速鐵路而言,。為了保證列車的高速、安全、平穩(wěn)運行,路基除滿足一定的強度標(biāo)準(zhǔn)外,還需滿足一定的剛度標(biāo)準(zhǔn)。隨著高速鐵路設(shè)計時速的不斷提高,對路基在高速列車重復(fù)荷載作用下的穩(wěn)定性與耐久性要求愈來愈突出,路基變形已成為高速鐵路設(shè)計中的主要控制因素。為了盡可能提高路基的穩(wěn)定性,減小路基的變形,保證路基的

43、質(zhì)量,世界各國除了設(shè)定科學(xué)規(guī)范的路基結(jié)構(gòu)型式以及制定嚴格的路基填料使用標(biāo)準(zhǔn),還提出了嚴格的路基壓實標(biāo)準(zhǔn)。表列出了多幾個高速鐵路先進國家的路基壓實標(biāo)準(zhǔn)【卜】。從表上可以看出,國外對路基壓實質(zhì)量的檢測評估是采取物理指標(biāo)如壓實度和力學(xué)指標(biāo)如地基系數(shù)或變形模量相結(jié)合的雙控標(biāo)準(zhǔn)來進行;盡管各國采取的壓實指標(biāo)稍有差異,但他們均是依據(jù)自己國家的國情來制定的,并在不斷的實踐檢驗中加以修正完善,因此他們所采取的指標(biāo)是完全能夠滿足他們國家高速鐵路建設(shè)需要的,我們可以在全面借鑒這些壓實標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,制定出一套適合我國國情的高速鐵路路基壓實標(biāo)準(zhǔn)。我國鐵道部年發(fā)布實施的客運專線無碴軌道鐵路設(shè)計指南鐵建設(shè)函【】號以及年發(fā)

44、布實施的新建時速 客運專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定上、下鐵建設(shè)號,對客運專線無碴軌道路基基床表層、基床底層及基床以下路堤的填料要求與壓實標(biāo)準(zhǔn)作了如表.?所示的規(guī)定。從這些表上可以看出,新建高速鐵路路基質(zhì)量的檢測項目較以往主要增加鼬和目這兩項。雖然只增加兩項檢測指標(biāo),但檢測工作量大大增加了,這對施工進度勢必造成較大的影響。另外,我國在引進這兩個檢測指標(biāo)時,其取值則是直接采用國外的標(biāo)準(zhǔn),但這是否適用于我國高速鐵路路基壓實質(zhì)量的檢測還不明確。應(yīng)該說,我國現(xiàn)有的高速鐵路路基壓實標(biāo)準(zhǔn)尚不成熟,還有諸多問題有待解決。隨著我國高速鐵路的大力興建,這套壓實標(biāo)準(zhǔn)必將日臻完善。碩上學(xué)位論文 第章緒論表國外高速鐵路路基壓實

45、標(biāo)準(zhǔn)國家 路基位置 壓實標(biāo)準(zhǔn)強化基床表層:企.;基床表層或十基床表層: /或者駝.群優(yōu)質(zhì)填料:芝./上部填土日本或群填料或加占處理后的群、群填料:颶記 /細粒含量%時,刀矗%;下部填土 細粒含量為%時,%;細粒含量%時,硒.顆?；旌狭?或顆?；旌狭匣蚴ず铣刹牧?保護層砬.、/、芝/;礫石類土、砂類土、細粒含量%:啦.、空/、/;保護層下基床礫石類、砂類土、細粒含量/%:.、,/、/德國礫石類十、砂類土、細粒含量%:西.、,/;礫石類、砂類土、細粒含量%:基床以下路堤啦.、立/.%一%以及混合顆粒十、。、細粒含量部分細粒土、不包括中、高塑性粘十:之.、 %、注/碴墊層 純礫石:.底基層級配純礫

46、石:.法國防污染層 純砂十或加一層氈墊路基表層砭.、應(yīng)/路基一般土:駝.表.我國高速鐵路基床表層級配碎石或級配砂礫石的壓實標(biāo)準(zhǔn)健設(shè)計速度 填料 厚度/ 壓實標(biāo);/ 二次變形模量地基系數(shù) 動態(tài)變形模量 孔隙率級配. %以上無碴 /?。 ,碎石軌道 表.我國高速鐵路基床底層填料及壓實標(biāo)準(zhǔn)砂類土及細 碎石類及線路等級 填料 壓實標(biāo)準(zhǔn) 細粒土礫土 粗礫土、和 蘭芝 之地基系數(shù)為/?一組填料不之 之二次變形模量日/以 含細粒土、 動態(tài)變形模量,上無碴軌道 粉砂、軟塊壓實度 蘭.石土或改良七 孔隙率門 翌% 叟%碩士學(xué)位論文 第章緒論表我國高速鐵路非浸水基床以下路堤填料及壓實標(biāo)準(zhǔn)砂類土及細 碎石類及線路等

47、級 填料 壓實標(biāo)準(zhǔn) 細粒土礫土粗礫土、和地基系數(shù)恐/? 芝 組填料不含細樂實度 之./以粒土、粉上無碴軌道砂、軟塊二次變形模量/石土或孔隙率” 唰 %改良十表.我國高速鐵路浸水基床以下路堤填料及壓實標(biāo)準(zhǔn)砂類士及細 碎石類及線路等級 填料 壓實標(biāo)準(zhǔn) 細粒十礫土 粗礫土、和芝 芝地基系數(shù)為/?。組填料之二次變形模量/不含細/以動態(tài)變形模量粒土、粉上無碴軌道壓實度 之.砂、軟塊石土或孔隙率 % 叟%改良十.我國高速鐵路路基壓實標(biāo)準(zhǔn)存在的問題粗粒土在德國壓實度,%時相當(dāng)于.,其孔隙率值量級在%.%之間【”.而我國采取的孔隙率值/曠%只相當(dāng)于,.相當(dāng)于.扣”。顯然,定量上用%一%來控制粗粒土的密實度是不

48、合理的。我國規(guī)范對砂類土、細礫土、碎石類土采用的孔隙率控制值不是根據(jù)具體填料的擊實試驗來確定的,這一點有待商榷。目前我國對嘞的研究與實踐技術(shù)儲備較少,其控制標(biāo)準(zhǔn)是直接取自德國規(guī)范。但是,我國鐵路路基填料性質(zhì)和分類與德國是有差別的,所以還應(yīng)針對我國客運專線鐵路路基填料和施工工藝的特點進行大量的試驗,從而積累大量的實測數(shù)據(jù),為總結(jié)如的規(guī)律做好準(zhǔn)備。和如均是靜力學(xué)指標(biāo),用來反映土體在靜力荷載作用下抵抗變形的能力,二者的試驗裝置以及試驗過程很相近,能否在二者之間取其一作為合理的靜力學(xué)壓實指標(biāo),從而減輕路基檢測的工作量,這也是一個亟待解決的問題。由理論分析可知,風(fēng)/,比值會隨著壓實度的增加而降低,并且德

49、國規(guī)范對啪比值有所規(guī)定【】,但我國現(xiàn)行鐵路規(guī)范中還沒有此項要求,因此存在著是否將織,納入到我國鐵路規(guī)范中去以及啪的控制值如何與的控制值相匹配的問題。第章緒論碩上學(xué)位論文和耐之間的相關(guān)性也有待進一步研究。路基壓實質(zhì)量的均勻性問題有待重視。.高速鐵路路基沉降變形研究現(xiàn)狀.高速鐵路路基的沉降及其主要控制措施高速鐵路路基的沉降主要由地基的沉降、路堤壓密沉降、路基基床的殘余沉降以及路基面彈性變形四部分構(gòu)成。地基的沉降一般指地基的瞬時沉降、固結(jié)沉降和次壓縮沉降。地基的瞬時沉降主要發(fā)生在施工階段;固結(jié)沉降是路基工后沉降的主要部分,它是土體在外荷載作用下產(chǎn)生的超靜水壓力迫使土中水外流,土中孔隙減小,從而形成的

50、沉降;次壓縮沉降很小,基本上發(fā)生在土中超靜水壓力完全消散以后,是在恒定有效應(yīng).力下的沉降。路堤的壓密沉降是指路堤本體在上覆荷載靜力作用下,由于顆粒之間孔隙減小和邊坡的側(cè)向變形而引起的。在路堤壓實度達到一定程度和路堤邊坡防護措施恰當(dāng)?shù)臈l件下,路堤的壓密沉降通常在路堤竣工后半年內(nèi)基本穩(wěn)定。因此,控制壓密沉降變形的關(guān)鍵就是如何確定合適的路堤填筑壓實標(biāo)準(zhǔn)和邊坡防護措施?；驳臍堄喑两凳侵富步Y(jié)構(gòu)在列車重復(fù)荷載作用下產(chǎn)生的累積永久變形。已有的研究成果表明,基床的殘余變形量與動應(yīng)力水平有關(guān)。當(dāng)施加給基床的動應(yīng)力超過基床填料的臨界動應(yīng)力后,累積塑性變形將不斷發(fā)展,導(dǎo)致基床破壞。當(dāng)基床承受的動應(yīng)力小于基床填料

51、臨界動應(yīng)力時,累積變形仍然存在,但累積變形的速率將隨著加載次數(shù)的增加而降低,最終趨向穩(wěn)定。填料的臨界動應(yīng)力與填料的粒徑、級配、密實度、含水率等因素有關(guān),而列車荷載產(chǎn)生的動應(yīng)力則與基床結(jié)構(gòu)的強度和剛度有關(guān)。控制基床變形的關(guān)鍵是確定合理的基床結(jié)構(gòu)型式和填料的壓實標(biāo)準(zhǔn),以提高填料的臨界動應(yīng)力,降低列車荷載產(chǎn)生的動應(yīng)力,從而減少基床的殘余沉降。路基面彈性變形是指基床表層在列車動荷載作用下產(chǎn)生的可恢復(fù)的變形,與基床表面支承剛度密切有關(guān)。日本采用了強化基床表層結(jié)構(gòu),為保證表層結(jié)構(gòu)不至于因彈性變形過大而產(chǎn)生撓曲開裂,他們采用了撓曲角的概念來控制變形。采用強化基床表層結(jié)構(gòu)后彈性變形可以控制在范圍內(nèi)。高速鐵路路基的沉降以地基沉降為主,路堤自身的沉降很小。因此,控制路基沉降的關(guān)鍵是控制地基的工后沉降。根據(jù)我國客運專線無碴軌道鐵路設(shè)計指南鐵建設(shè)函號和客運專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評估技術(shù)指南