土工格栅加固膨胀土路堤边坡稳定性的试验分析

利用离心试验和数值模拟方法研究土工格栅加固膨胀土路堤边坡稳定性效果并给出设计参数。对不同加筋方案(竖直间距0.5、1 m)与不加筋的膨胀土路堤边坡位移的分析结果表明:(1)中心填高为10.9 m、坡率为1∶1.5的素膨胀土路堤边坡在自然状态下不稳定;(2)对于整体稳定性好,仅存在浅层破坏的膨胀土路堤,铺设长度为4 m,间距为0.6~0.8 m的土工格栅可保证路堤稳定性;(3)对于存在整体稳定性问题的路堤边坡,需加长土工格栅长度或采用通长配筋方法提高路堤边坡稳定性。土工格栅对膨胀土路堤边坡的稳定性提高有显著作用,是有效的措施。     

斜坡高路堤路基病害治理及分析

研究目的:受工程投资、使用功能等因素影响,在以往的铁路建设中出现过较多的斜坡高路堤路基工程。由于设计、施工对斜坡地形高路堤的建设经验可能存在不足,或为了节约工程投资对斜坡高路堤工程采取的措施安全储备不够,从而出现了部分斜坡高路堤路基病害。本文通过实例分析斜坡高路堤病害的治理并进行总结,供今后类似工程参考。研究结论:通过某铁路斜坡高路堤病害的治理及分析得出:(1)斜坡高路堤路基病害应急抢险可优先采用反压护道及钢花管桩注浆措施;(2)斜坡高填方路堤应加强上方侧排水、改善路基填筑材料及地基基底条件,提高安全储备;(3)斜坡高填方路堤宜设置侧向约束加固桩;(4)该研究结果对斜坡高路堤铁路、公路工程等设计施工具有指导意义。     

大轴重下铁路路堤边坡稳定性分析及设计优化

研究目的:轴重增加对重载铁路路堤边坡的稳定性提出了更高要求。本文采用瑞典圆弧条分法分析标准断面直线型路堤边坡稳定性随轴重的变化规律,以一般工况边坡安全系数Fs≥1. 25、暴雨或连续降雨不利工况安全系数Fs≥1. 05为稳定条件,研究轴重增加对细粒土、碎石土、块石土三种典型填料的直线型路堤边坡坡高和坡率临界值影响特征,从而优化大轴重条件下重载铁路路堤断面几何尺寸标准设计控制值。研究结论:(1)细粒土、碎石土、块石土填料标准断面路堤边坡稳定性与轴重均呈线性负相关性,且敏感性依次降低;(2)随轴重增加,保证路堤边坡在一般工况和暴雨或连续降雨不利工况下均处于稳定状态所对应的坡高或坡率临界值宜相应降低或变缓;(3)提出了大轴重下路堤断面标准设计控制值的建议;(4)本研究成果对完善重载铁路路基设计有一定参考价值。     

路基承载力与路堤稳定性及沉降关系研究

研究目的:路基承载力、路堤稳定性及沉降是路基设计的三个主要控制指标,为了确保路基工程安全,设计时一般均应分析验算。但目前我国铁路及公路路基设计人员对路基是否应进行承载力验算还存在一定分歧。本文通过分析路基承载力与路堤稳定性及与路基沉降之间的关系,探讨路基设计进行承载力验算的必要性。研究结论:(1)圆弧法分析路堤稳定性偏于不安全,在路基承载力不满足要求的情况下也可得出路堤稳定的结论;(2)当荷载接近或超过路基极限荷载时,路基会发生较大的侧向变形,现有的沉降计算方法不再适用,路基承载力满足要求是路堤沉降计算公式的应用条件;(3)路基承载力满足设计要求是保证路堤稳定、控制路基沉降变形的前提条件,因此,在路基设计中应进行承载力验算;(4)本文的研究结论可为进一步完善铁路及公路路基设计方法提供一定的理论依据。     

路基承载力与路堤稳定性及沉降关系研究

研究目的:路基承载力、路堤稳定性及沉降是路基设计的三个主要控制指标,为了确保路基工程安全,设计时一般均应分析验算。但目前我国铁路及公路路基设计人员对路基是否应进行承载力验算还存在一定分歧。本文通过分析路基承载力与路堤稳定性及路基沉降之间的关系,探讨路基设计进行承载力验算的必要性。研究结论:(1)圆弧法分析路堤稳定性偏于不安全,在路基承载力不满足要求的情况下也可得出路堤稳定的结论;(2)当荷载接近或超过路基极限荷载时,路基会发生较大的侧向变形,现有的沉降计算方法不再适用,路基承载力满足要求是路堤沉降计算公式的应用条件;(3)路基承载力满足设计要求是保证路堤稳定、控制路基沉降变形的前提条件,因此,在路基设计中应进行承载力验算;(4)本文的的研究结论可为进一步完善铁路及公路路基设计方法提供一定的理论依据。     

红层软岩填筑路堤的离心模型试验

研究目的:考察红层软岩填料在不同压实度工况下的沉降特性,合理确定利用红层软岩填筑路堤的压实参数。研究方法:采用土工离心模型试验,验证红层软岩填料填筑路堤的适宜性。研究结果:红层软岩填料路堤的工后沉降随压实系数的提高而逐渐减弱,压实系数分别为0.87、0.90、0.93、0.97的工况下,最终工后沉降与路堤高度的比值分别为2.4‰、1.913‰、1.833‰、1.673‰,能够满足《200 km/h铁路暂规》对路基工后沉降控制标准的要求。研究结论:红层软岩可直接用作路堤填料,填筑压实系数宜控制在0.93以上。该研究成果对广大红层软岩地区的铁路、公路建设具有重要意义。     

富水红层路基碎石改良填料力学特性试验研究

研究目的:为解决富水区红层黏土路基含水率高、无法压实等问题,本文通过向原状土中掺入一定粒径配比的弱风化红层泥岩碎石,制成不同级配和含水率的改良填料,然后进行重型击实试验、大型直接剪切试验及无侧限抗压强度试验,以获得满足铁路路基填筑要求的填料方案。研究结论:(1)红层原状土通过掺入弱风化泥岩碎石可有效降低原状土的含水率,改良填料的最优含水率为10.26%,最大干密度为2.22 g/cm~3;(2)最优含水率时改良填料的黏聚力c为29.336 k Pa,内摩擦角φ为32.86°,相较于红层天然原状土抗剪强度有明显的提高;(3)改良填料的无侧限抗压强度在含水率为8.85%时最大,达到518.80 k Pa,随着含水率的增加其逐渐降低;(4)通过混合弱风化红层泥岩碎石与红层黏土的改良填料,不仅没有改变红层黏土特性,而且能有效降低原状土填料含水率,增加抗剪强度和抗变形能力,改良后填料的含水率和压实性能满足《铁路路基设计规范》要求;(5)该改良方案可为西南富水红层地区铁路路基基床以下路堤填筑工程提供参考。     

湿陷性黄土铁路路基原位浸水试验研究

在湿陷性黄土铁路路基试验段,运用大型原位浸水试验,研究路基浸水后柱锤冲扩桩和挤密桩地基的浸水规律以及地基土湿陷对路基沉降的影响.研究结果表明:柱锤冲扩桩和挤密桩地基分别在浸水60和50d时,浸水附加沉降发生突变;浸水约19 d浸润角达到最大,因此路基坡脚附近因降雨或其他原因形成的积水滞留时间不应超过19 d;浸水87 d柱锤冲扩桩路堤的沉降量为1.7～5.1 mm,挤密桩为26.2～51.3 mm;长时间持续浸水后柱锤冲扩桩路堤的总沉降量仅为3.8～7.4 mm,而挤密桩路堤的总沉降量则高达62.3～103.1mm,因此在实际工程中,一定要加强挤密桩路段的防排水措施,避免局部积水,以保证行车安全;未处理湿陷性黄土地基的浸润角为38°～42°,故建议在湿陷性黄土地区修建铁路时,距路基坡脚一定范围内不能有鱼塘、水池等长期积水设施.     

蒙华铁路路基全风化软质岩填料碾压工艺试验

研究目的:蒙华重载铁路岳阳至吉安段软质岩填料占全线挖方总量近七成,设计采用全风化软质岩作为基床以下路堤填料。为得到全风化软质岩填料现场填筑时的合理含水率、松铺厚度和压实工艺,通过室内土工试验分析其基本物理力学性质,并开展现场填筑试验研究其作为基床以下路堤填料的碾压施工关键控制参数及工艺。研究结论:(1)全风化软质岩填料的矿物成分中含有高达17. 3%的富铁白云母,液限wL=42. 1%≥40%,塑性指数Ip=14. 0,为高液限粉质黏土,属于D组填料;(2)现场填筑时,控制松铺厚度h≤0. 35m、含水率w∈(wopt-3%,wopt),能达到地基系数K30≥80 MPa/m的设计要求,对应的压实系数K≥0. 95;(3)提出了全风化软质岩填料的合理碾压组合方式,即静压2遍+弱振1遍静压1遍+强振1遍静压1遍+静压2遍;(4)试验得出的结论可指导全风化软质岩在我国铁路路基工程中的应用。     

高速公路路堤填土压实中的RIC工法试验研究

介绍了RIC(Rapid Impact Compaction)工法,并对已压实路堤填土(一般压路机压实)和未经压实的路堤填土(松散填土)两种工况进行了RIC工法夯实试验,夯实完成后通过压实度试验对夯实效果进行了检验,结果证明RIC工法的处理效果较好。该成果对提高路堤填土压实度有一定的意义。     

柔性路堤地基承载力控制值探讨

研究目的:目前我国铁路和公路等部门的相关规范对于路基的承载力都没有给出具体规定,导致在铁路工程设计中承载力的取值偏于保守,研究柔性路堤地基承载力控制值具有重要的工程和理论意义。研究结论:通过对遂渝铁路软土路基工点实测承载力的统计分析与研究,指出:对一般路堤、场坪等柔性基础地基,应从路堤稳定性、工后沉降和路基承载力3个方面进行地基加固工程设计;在满足稳定与工后沉降要求的前提下,地基容许承载力的要求可适当放宽,并初步给出了柔性路堤地基承载力验算公式及地基承载力修正系数的建议意见。     

高烈度地震区高路堤桩板墙的动力响应研究

研究目的:玉蒙铁路位于云南省境内,地质环境错综复杂并且活跃的新构造运动使得该区域地震多发。对于玉蒙铁路陡坡高路堤工点,设计采用路堤桩板式挡土墙支挡结构加固。为评价路堤桩板结构的抗震性能,研究支挡结构在地震动荷载作用下的稳定、沉降和变形,进行室内振动台模型试验,分析路堤桩板式挡土墙在不同地震加速度作用的动力响应,研究支挡结构的抗震可靠性,并与现行的设计计算方法进行对比分析。研究结论:(1)桩板式挡土墙的水平位移、桩身弯矩、挡土板的土压力随加速度增大而增大;(2)当地震烈度大于等于8度时,试验得到的桩身弯矩和挡土板土压力均较目前规范的拟静力法的计算设计值大,说明地震烈度小于等于7度时,可以按照传统的拟静力法进行设计,而当烈度大于等于8度时,则应该适当增大结构的安全系数;(3)该研究成果已成功应用于广大新双线铁路等高烈度地震区的路堤支挡加固工程中。     

BIM模型在路基压实检测技术中的应用

研究目的:路基压实是铁路路基施工极其重要的环节,而路基压实度则是保证路基压实质量的关键,长期以来,对施工现场路基压实度检测存在取样周期长、频率高、工作量大的问题,这些问题严重影响施工进度,造成不可预测的经济损失。针对上述问题,本文提出一种引入BIM模型的路基压实监测技术,从而实现对路基压实自动采样、处理、一体化模拟展示和管理的功能,减少人工干预,提高路基施工的效率。研究结论:(1)将BIM技术引入到路基压实施工过程中去,将会提高路基施工的精度和质量,控制施工成本;(2)利用基于里程的BIM模型生成算法可以消除离散后数据边界的锯齿,减少数据冗余,实现几何模型和路基压实度信息的自动挂接;(3)压实信息的精度将取决于施工车辆GPS的精度和BIM模型网格的大小,一般来讲,网格越小,精度越大,计算速度越慢,在施工过程中采用0.1 m的网格间距既可保证施工精度也可保证计算速度;(4)本研究成果对推广BIM技术在铁路施工管理方面具有重要的意义。     

大型溶腔路堤填筑设计与施工

宜万铁路灰岩等可溶岩占线路长度的70％。龙鳞宫隧道开挖揭示大型溶腔,空洞无充填或填充溶腔顶板塌落的巨型块石。经多方案比选,溶腔内以路堤填筑形式通过。确保溶腔路堤的压实密度,控制工后沉降是溶腔路堤设计施工的关键。     

高速铁路斜坡路堤变形控制探讨

研究目的:变形控制已成为高速铁路路基的主要控制因素之一,斜坡地基在我国道路建设中普遍存在,斜坡地基上修建路堤工程的稳定、变形及施工具有其特殊性,并存在一些问题。分析斜坡地基上修建高速铁路路堤工程存在的问题,并提出一些应对的工程技术措施,对工程实践具有重要的指导意义。研究结论:斜坡地基上修建的路堤工程除控制水平地基存在的工后沉降、路基与结构物的差异沉降外,还存在路堤不均匀沉降、陡坡路堤过大侧向变形等问题。经研究提出以下解决方法:(1)缓于1∶2.5的斜坡路基,采用挖台阶填筑;(2)采用侧向约束桩、路肩桩板墙等限制地基侧向变形和保证地基稳定;(3)采用复合地基提高地基强度和减小地基沉降;(4)采用锚索桩、板椅式桩板墙等减小支挡结构顶部侧向变形;(5)设置过渡段、加密地基加固桩间距用以消除不均匀沉降;(6)本文可为对变形控制要求严格的高速铁路斜坡路基加固设计提供有益参考。     

铁路预应力路堤加固技术数值研究

研究目的:铁路预应力路堤在国内外尚属一种新型路基加固法,其受力变形特性暂未得到系统化研究,相关加固设计理论仍处于探索性阶段。因此,有必要通过数值手段了解预应力路堤的工作状态,以掌握其加固性能。鉴于此,借助ABAQUS软件平台构建预应力路堤仿真系统,分析差异化预应力加固参数对路堤变形和承载能力的影响以及预应力加固构件的受力特征。研究结论:(1)路堤本体段坡面较优加固位置为距本体顶面以下0.3倍本体高度处;(2)坡率1∶1的预应力路堤在第1、2排侧压板分别施加50 k Pa、100 k Pa预压荷载时,其变形与承载力均可达传统路堤(坡率1∶1.5)水平,并可通过提升加固标准进一步强化路堤承载性能;(3)当对第1、2、3排侧压板分别施加50 k Pa、100 k Pa、100 k Pa预压荷载时,路堤内部附加围压S11>13.5 k Pa区域大致呈"x"形分布并形成横贯路堤的"预压加固区";(4)侧压板锚固区受力集中且复杂,应注意保障锚固区板体强度;(5)力筋在路堤加载前后的应力变化量与坡面侧向变形特征相关;(6)本研究成果可为铁路预应力路堤的加固设计提供技术指导。     

黄大铁路过渡段路基施工质量控制

基于新建黄(骅南)—大(家洼)铁路的工程地质情况,对过渡段路基采用C组土掺P.O 42.5普通硅酸盐水泥改良后填筑。从填料选择、施工工艺、过程控制、沉降观测、检测标准等方面探讨了过渡段路基施工质量的控制措施。通过改良土分段集中路拌解决了过渡段填筑质量受地域、土质等影响的问题。黄大铁路过渡段路基填筑施工质量良好,基床表层、基床底层及路堤本体的压实系数、地基系数均满足压实标准要求。     

戈壁土路堤边坡稳定性影响因素数值模拟研究

研究目的:戈壁地区高速铁路路堤边坡稳定性受填料性质、降雨及有无防护、加筋加固等因素影响。本文以兰新铁路第二双线戈壁地区路基试验段工程为依托,针对试验段中代表性填料填筑的路堤边坡,利用数值模拟分析不同状态下各因素对边坡稳定性的影响规律,以期对合理设计边坡防护与加固提供依据。研究结论:(1)采用戈壁砾砂土和细圆砾土所填筑的路堤边坡,在非饱和状态下其稳定性均能满足相关规范的要求;(2)降雨对戈壁土路堤边坡的稳定性有很大影响;当降雨入渗后,边坡侧向位移会增大;浅层饱和土体厚度不同,最大侧向位移不同;浅层饱和土体厚度小于1 m时,易发生边坡的浅层溜坍现象;饱和厚度越大,边坡的稳定性越差;(3)对于戈壁土路堤边坡而言,当边坡在浅层加筋加固后,其性能将得到很大改善,边坡的稳定性得到增强,加筋对边坡的浅层溜坍现象有明显的改善作用;(4)在加筋和边坡防护共同作用下,边坡稳定性得到很大程度提高,能防止或抑制各种不利影响因素所引起的破坏;(5)本研究结果可为同类地区的工程建设及设计提供相应的参考。     

严寒地区客专路堤阴阳面地温及变形差异分析

基于对寒区哈(尔滨)齐(齐哈尔)铁路客运专线泰康试验段路堤的地温与变形监测资料分析,研究了严寒地区路堤阴阳面的地温和变形差异。测试和计算结果表明:(1)右侧(阴面)路肩和坡脚的最大冻深均大于左侧(阳面)相同位置;(2)地温大多数时间呈左高右低现象,同时阴、阳坡路基浅层相应深度处的温差不会随时间推移和埋深增大而完全消失,但阴、阳坡路基温差逐年减小并趋于恒定,且温差波动幅度随埋深逐渐减小;(3)基床表层阴、阳面各测点的冻胀起始时间一致,而阴面的融沉起始时间却比阳面晚一个月;当路堤浅层地温处于-2~0℃且冻结层上下同时发生融化时,路基冻胀显著,此时产生的冻胀量占总冻胀量的40%左右;(4)施工完成初期,路堤浅层和基底在阳面的累积沉降量较阴面大;距离坡脚越近,基底阴阳面沉降差异越明显,但该差异逐年减小。由此表明,即使有保温护道保护严寒地区冻土路基,经历多次冻融循环后,路基阴阳坡差异受外界气温影响仍然存在,但随时间推移逐渐趋于稳定。建议在严寒地区冻土路基的阳坡侧采取降低地温的措施,减小阴阳坡地温和变形差异,保持冻土路堤的整体稳定性。     

多年冻土区斜坡路堤稳定性的探索

研究目的:高原、冻土和环境问题是青藏铁路建设的三大难题,其特殊性和复杂性在世界铁路史上独一无二.由于独特的环境和气候条件,导致青藏铁路多年冻土区斜坡路堤的稳定性异常复杂并具有多变性.因此,为保证青藏铁路路基长期稳定和运营安全,应加强对多年冻土区斜坡路堤的系统研究.研究结论:多年冻土斜坡路堤的稳定性计算,不仅要参考普通斜坡分析的方法,也要考虑边坡失稳的时间因素;除此以外,还可以从填料的选取、铺设土工格栅、采用抗滑桩加固等方面提高多年冻土地区斜坡路堤的稳定性,通过本文研究希望能对今后的高原铁路建设及运营管理提供参考和借鉴.