基于现场试验的刚-柔性基础下膨胀土变形特性研究

为研究膨胀土地基的膨胀变形响应规律,结合云桂客运专线建设,在弥勒中-强膨胀土区域选取典型工点,开展刚性基础(多压板荷载)与柔性基础(低路基)下膨胀土地基现场浸水试验,对比分析浸水后刚性和柔性基础下膨胀土地基的膨胀变形差异。试验结果表明:在较小荷载下,刚性基础与柔性基础下地基均产生明显的膨胀变形,膨胀变形量与上部荷载近似呈双曲线关系,前者的极限膨胀量约为后者的85%。对云桂客运专线试验段路基的长期监测试验表明:在自然条件下,路基较低时,地基相对膨胀量变化值随路基高度的增加而减小;路基高度超过5m时,其相对膨胀量变化值趋近于0,自然降雨对超过该填高的中-高路基下膨胀土地基的膨胀变形几乎无影响。     

江珠高速公路深厚软土固结历史特性分析

研究目的:在软土路堤设计中,沉降计算和稳定性验算均宜考虑软土的固结历史。本文以江珠高速公路珠海段试验路堤为例,在对室内土工试验、十字板剪切试验资料整理与分析的基础上,通过研究得出该区深厚软基的固结历史特性。研究结论:研究区6～12m以上软土层为超固结状态,超固结比OCR=1.10～1.89,但所得OCR值离散性较大。区内软土深度6～12m以下为欠固结状态,超固结比OCR=0.45～0.94,计算结果比较可靠。在研究深度范围内,OCR值沿深度变化呈减小趋势。研究表明,采用十字板剪切试验判别软土固结历史能避免取样及室内土工试验对土样的扰动,结果能反映土体实际固结状态。     

胶济客专非饱和土路基沉降观测及分析

由于非饱和土固结理论的不完善,非饱和土沉降计算一般仍采用饱和土固结理论,故计算结果会存在误差,甚至与实际相差甚远,开展非饱和土地基现场沉降观测,以掌握其变形特性显得尤为重要。胶济客专非饱和土路基沉降观测结果表明,路堤填筑期可完成总沉降的80%左右,铺轨放置2个月可完成总沉降的90%左右;实测沉降值明显小于计算值,分析认为非饱和土地层参数选择、基质吸力、饱和度大小及沉降计算深度对计算结果影响较大有关。     

胶济客专非饱和土地基沉降特性试验研究

研究目的:由于非饱和土的复杂性,目前非饱和土理论还不完善,尚未形成成熟的非饱和土固结理论和沉降计算方法。地基沉降已成为高速铁路客运专线路基的主要控制因素之一,在掌握非饱和土物理力学特性基础上,揭示非饱和土地基沉降特性,对于在其上修建高速铁路客运专线根据工期情况选择更加合理、经济的地基处理措施具有重要意义。研究结论:胶济客专非饱和粉质黏土、粉土饱和度一般在46%～80%;路堤在填筑期可完成总沉降的75%以上,经过3～5个月的放置,可完成总沉降的90%左右;非饱和土应力-应变、应变-时间关系均符合双曲线模型,沉降预测推荐双曲线法;非饱和土地基上一般地段修建有砟轨道客运专线地基不处理,修建无砟轨道客运专线只对地基浅层5～8 m采用复合地基处理,对于高填方及过渡段加大复合地基处理深度。     

宝兰客运专线路基刚柔性组合桩地基处理技术

依托宝兰客运专线路基的地基处理工程,研究深厚层强湿陷性黄土地基处理新技术。对刚柔性组合桩复合地基在湿陷性黄土地区的应用进行深入研究,首次提出了地基处理设计中工后沉降的计算方法。研究结果表明:在深厚层湿陷性黄土地基处理时,柔性短桩长度宜控制在5~10 m;当路基荷载超过200 kPa(路基填高超过8 m)时,应适当增加刚性桩的桩土应力比值,以提高刚性桩荷载分担比,充分发挥长桩的作用。宝兰客运专线自开通运营以来,刚柔性组合桩复合地基段路基状况良好,列车运行平稳。     

新建合宁铁路改良膨胀土填筑路基沉降规律研究

结合合（合肥）宁（南京）客运专线改良膨胀土填筑路基试验段,根据膨胀土地基上填筑路基的不同基底处理方式、不同边坡防护形式来设置观测断面,通过埋设沉降板、路基边坡变形观测桩,对路基沉降及变形进行观测,研究膨胀土地基的沉降变形、主要影响因素及改良膨胀土路基的变形规律,预测工后沉降。通过对比分析,发现改良膨胀土填筑路基成型初期沉降受载荷以及天气影响明显,随着时间的推移,变形逐渐趋于稳定,路基成型后期受天气影响不显著,路基表现稳定。说明石灰改良膨胀土具有良好的工程性质,改良灰土填筑路基具有良好的水稳定性和抗变形能力,从而为全线设计施工提供了依据。     

高速铁路中等压缩性土沉降试验研究

中等压缩性土在我国分布极为广泛，是我国高速铁路路基的主要承载地层。面对毫米级工后沉降控制要求，研究中等压缩性土地基处理方式对高铁路基设计与建设具有重要意义。通过现场试验，分析了不同地基处理方式下高铁中等压缩性土地基沉降变形规律。研究结果表明，中等压缩性土地基沉降实测推算值明显小于理论计算值，为计算值的0.6～0.8倍；路基填筑完成时，中等压缩性土层沉降完成比例约为50%,预压9个月后，完成比例为90%～95%,若能保证1年以上的预压期，可不考虑其对工后沉降的影响；砂桩加固可加快填筑期间的沉降完成比例，但由于该层土沉降完成较快，不处理、部分处理、全部处理在预压9个月后三者沉降无明显差别。本文研究成果可指导高速铁路地基处理方案选择。     

基于灰色理论的桩-筏复合地基沉降预测

路基的沉降过程非常复杂,常规的一维固结理论不可能考虑到影响和制约路基沉降的所有因素,因此计算得到的路基沉降值往往与实测值有很大差距,而高速铁路对路基沉降的控制要求极其严格。基于京沪高铁济南西客站桩-筏复合地基的实测沉降值,运用灰色系统理论分析桩-筏复合地基的沉降变化过程,寻求一种适合大面积堆载情况下桩-筏复合地基沉降的分析方法,为我国高速铁路车站站场基础的建设提供科学的依据。     

高速铁路非饱和土地基处理技术

通过分析室内固结试验成果,对非饱和土的水土特性及固结压缩特性进行研究,进而结合现场沉降测试结果对各类加固工法下非饱和土地基的沉降规律展开讨论。研究表明,虽然地基土的最终沉降量只与土体的压缩模量有关,但是非饱和土体的瞬时沉降受饱和度影响显著。从固结稳定时间上看,非饱和土的固结时间与饱和度有密切关系,低饱和度下,固结时间随着饱和度的增加而延长,当饱和度超过82.8%时,固结时间随着饱和度的增加而减小并最终趋近于饱和土的固结时间。采用双曲线模型预测地基土的最终沉降量,对不同工法加固非饱和土地基的加固效果进行评价,可以看出,强夯、换填和短水泥搅拌桩加固非饱和土地基完全满足高速铁路路基沉降控制要求。     

高速铁路中低压缩性土路基沉降计算与分析

高速铁路路基沉降计算与分析是路基设计及评估的重要环节。为准确计算高速铁路中低压缩性土路基沉降，从中低压缩性土的工程特性出发，基于考虑时间效应的压缩层厚度计算方法和分层连续加载下地基沉降计算理论，建立更适应于高铁路基荷载特征的高铁中低压缩性土路基沉降计算方法。利用吉珲铁路珲春试验工点得到的地基土物理和力学指标，计算路堤分级堆载条件下，不同埋深处上层硬塑粉质黏土和下层全风化泥质粉砂岩地基的时效变形规律。结果表明，在路基填筑过程中，基底附加应力计算方法获取的基底附加应力与实测值较为吻合。进一步对比理论与现场实测结果发现，截至第700天，地基总沉降的计算误差约2 mm;地基分层沉降的理论值与计算值误差在±5%以内，验证了计算方法的可靠性和准确性；针对考虑时间效应的压缩层厚度计算确定的地基压缩层厚度，其随路基填筑高度呈线性正相关。上述方法不仅为合理选择并优化高速铁路中低压缩性土的地基加固措施及方案提供了关键的技术支撑，也为精确计算和预测工后沉降提供了保障。     

夯实高速铁路路基生命力的基础-地基处理

本文归纳总结了高速铁路路基建设中,软土、松软土与软土互层、湿陷性黄土、膨胀土、膨胀岩、岩溶等重点地基处理问题的经验教训和技术成果,对斜坡软土、膨胀岩土等地基的纵横向不均匀沉降和横向位移问题,对非饱和土地基吸水增湿效应引发的二次沉降变形问题,对站场路基与区间路基在受力、沉降方面的差异问题等进行了梳理。简析了问题产生的原因及其对路基生命力的影响,并提出了相关思考和建议,希冀有助于夯实路基基础,提高路基的生命力。     

中高压缩性土地基沉降特性试验研究

为研究中高压缩性土地基的沉降特性,依托哈佳铁路设置了沉降观测试验段,通过理论分析、室内试验和现场监测等手段,得到了不同地基处理方案下中高压缩性土地基在填筑期和静置期的沉降发展规律。结果表明:路基填筑完成时,沉降完成比例约为45%~55%,经过6个月的静置期后,沉降完成比例可达到75%~85%;实测沉降远小于理论计算沉降值,对压缩模量当量值在6.0~7.0 MPa之间的中高压缩性土地基,反演分析得到的沉降计算修正系数为0.3~0.35;CFG桩浅层加固可有效控制地基沉降,应结合铁路等级、路堤高度等因素确定经济合理的桩长。     

襄阳地区膨胀土胀缩变形分析与加固措施设计

襄阳地区广泛分布膨胀土,既有铁路汉丹线多处地段因膨胀土变形造成路基翻浆冒泥、路基鼓胀下陷、边坡开裂失稳等病害。以襄阳地区某在建无砟轨道高速铁路工程为例,研究分析膨胀土地基膨胀变形对不同断面形式路基的工程影响,根据《膨胀土地区建筑技术规范》(GB50112—2013),采用大气影响深度法,在50 k Pa荷载条件下,试验得出有荷膨胀率并预测地基膨胀变形量。对不同挖深、不同断面形式的膨胀土路堑,研究其地基土最大膨胀变形量并有针对性地提出地基加固处理措施;结合地下水发育特征,给出膨胀土地基的防水保湿措施建议。     

基于Plaxis的高速铁路非饱和土地基沉降计算分析

以非饱和土固、液两相固结理论为基础,结合其水土特性,采用Plaxis有限元程序对非饱和土地基荷载传递机理和沉降特性进行了计算分析,进而对非饱和土地基相关加固技术的适应性作了深入探讨.结果表明,高速铁路路基基底应力分布与路基宽高比有密切联系,基底应力随着宽高比的增加,逐渐趋近于γH.现场已采用的加固工法(换填、强夯、水泥搅拌桩)中,水泥搅拌桩的加固效果显著,适用于非饱和土地基加固.     

高速铁路路基帮填沉降变形控制及监测技术应用探讨

高速铁路路基帮填将引起既有线附加沉降变形,为研究帮填路基有效可行的沉降变形控制技术及运营高速铁路安全监控技术,结合某新建客运专线引入既有高铁站,与运营高速铁路并站设置引起既有线路基帮填的工程实例,探讨帮填路基地基采用管桩桩筏结构加固及采用泡沫轻质土代替常规土质填料作为控制路基沉降变形措施的适用性,通过数值计算评估既有线附加沉降量为1.75~3.42 mm,验证设计方案是可行的;探讨自动化监测技术应用于运营高速铁路沉降变形监测,并建立预警及多方联动机制以确保运营安全是必要的、可行的。目前实测路基沉降量为1.73~2.44 mm,实测值略低于评估值且沉降较为均匀。     

湖沼相沉积层软土地基处理的方案比选与设计

针对高速公路经过湖沼相软土地基段的地质、水文、周边地形等情况,综合考虑工程标准、工期、技术经济指标等因素,从众多软基处理方法中因地制宜的选定堆载预压法处理,经过实际工程验证,本设计方案可行。详细介绍湖沼相沉积层软土地基在加固深度小于15 m的情况下,利用堆载预压技术处理,根据现场实际确定沉降系数、沉降计算深度等参数,得出沉降量,同时进行固结度计算、稳定性验算。给出具体的施工方案,并就如何处理好软土地基进行总结。     

动荷载下软土路基变形规律研究

研究目的:为研究列车循环荷载下的路基变形特性,找出路基中土的动力特性.本文首先介绍了胶新线试验段的基本情况,从理论上分析计算了路基沉降与时间的关系,给出了路基计算模型与路基土本构方程.进而通过研究列车动荷载下的路基弹性变形与塑性变形特性,得到路基动应力衰减曲线.研究结论:(1)实际中应变波是在有限深度内传播的,一般在路基面以下5 m弹性变形很小.弹性动应变所占比例很小,不足0.06%,而且随着深度逐渐减小,所以弹性动应变对松软土路基工后沉降的贡献很小;(2)在动载试验150万次后,测得路基的塑性变形值为:级配碎石基床表层塑性变形为27.35 mm,松软土地基塑性变形为2.67 mm.动荷载对工后沉降的贡献主要体现在路基基床部分,工后沉降在列车运行1年后趋于稳定.     

某铁路车站软土地基的沉降变形特性

通过理论计算和沉降施工监测表明,软土地基在附加荷载下沉降大,地基沉降主要是路堤填土造成的。加固前软弱地基固结时间长,需加固后12a才能满足铁路工后沉降不大于20cm要求。淤泥层采用塑料排水带(真空预压)加固后,固结时间大大缩短,在加固后240d就能满足工后沉降小于20cm和沉降速率小于5cm/a要求。由于理论计算与实际施工条件有差异,再加上软土地基本身的复杂性,实测沉降与理论沉降计算值两者并不完全一致,实际沉降值略大于计算值,实际沉降值在大致地基加固后2a后才趋于稳定,时间长于计算值。有限元计算和实测值表明:地面沉降变形最大点位于地面线中心点,路肩次之,往路基两侧边坡坡脚处沉降量最小。研究结论可为类似工程施工参考。     

高铁路基填筑对膨润土地基变形特性影响研究

为研究高速铁路路基填筑过程中膨润土地基的变形特性,针对潍莱铁路试验段进行了填筑期内的现场监测,监测膨润土地基分层沉降、路基本体土工格栅的柔性变形以及膨润土地基中的孔隙水压力。根据现场监测数据,分析了膨润土地基变形特性。研究表明:路基填筑过程中,在地基加固区范围内的膨润土产生了均匀的分层沉降,当上覆荷载达到一定值后,沉降逐渐收敛;由于膨润土地基的特殊性质,坡脚处与路基中心处沉降略有不同;土工格栅柔性变形自路基中心向两侧逐渐衰减,且随着填筑高度的增加而增大;孔隙水压力与地基沉降呈现出相关性,膨润土地基沉降过程为排水固结,孔隙水压力的收敛意味着地基沉降趋于稳定。     

京津城际路基沉降数值模拟与原位观测对比分析

研究目的:京津城际轨道交通工程天津段内广泛分布软土,其成因类型主要为冲积、海积,局部为湖沼堆积;岩性为各类黏性土、粉土、砂类土等,夹淤泥、淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土.上述土体含水量、孔隙比较大,所以在路堤荷载及列车荷载作用下的沉降变形较大.为满足无砟轨道对路基工后沉降的要求,路基基底采用CFG桩复合地基进行加固.由于复合地基受力状态复杂,对其进行工后沉降预测较为困难,本文采用数值模拟和原位数据对比分析的方法对路基的工后沉降进行预测.研究结论:(1) 采用数值模拟及原位测试数据对比分析复合地基的沉降变形规律,得出桩间土的压缩主要发生在桩长下部的1/4～1/6桩长范围内,桩端的刺入量占总沉降值的20%～30%;(2) 由实测的沉降-深度分布曲线可以得到,桩端以下土体压缩层厚度为桩平面分布宽度的1倍左右;(3) 有限元计算所得的最大沉降量和工后沉降量,与观测值相比较为接近,采用有限元计算结果推断的工后沉降差异,小于根据实测值采用经验公式得到的推断值,因此在沉降计算中应推广有限元方法.