埃塞俄比亚黑棉土胀缩特性及大气影响深度研究

研究目的:埃塞俄比亚在建亚的斯亚贝巴至吉布提铁路Sebeta-Dire Dawa段,地处东非大裂谷内,为火山喷发物覆盖,地表广泛分布黑棉土,多具强膨胀性,对铁路工程影响大。黑棉土的胀缩特性及大气影响深度直接影响路基设计措施和路堑换填深度,进而影响工程设计质量和投资。因此,有必要对黑棉土的胀缩特性及大气影响深度进行研究,为黑棉土地段路基设计提供依据。研究结论:(1)埃塞俄比亚黑棉土天然密度、干密度小,天然孔隙比大,自由膨胀率、蒙脱石含量、阳离子交换量高,含有机质(灼烧失量),多具强膨胀性等特性;(2)埃塞俄比亚雨季黑棉土在荷载作用下主要表现为压缩,旱季地表土在浸水条件下具有较强的膨胀性;(3)埃塞俄比亚黑棉土(膨胀土)地区大气影响深度为3.5 m,大气影响急剧层深度为1.6 m;(4)本文对埃塞俄比亚类似工程项目的地质勘察和路基设计具有一定的参考意义。     

膨胀土路堑全封闭基床结构型式及其动力模型试验

对膨胀土地区新型铁路路堑全封闭基床结构进行室内足尺模型试验,得到循环振动荷载作用下基床的动力特性。结果表明:新型全封闭基床结构中动应力沿深度的衰减规律呈指数型,速度和加速度沿深度的衰减规律成二次曲线型,说明在基床表层底面铺设半刚性结构层使振动速度和加速度的影响深度增大;基床底层底面的最大动应力、振动速度、加速度以及路基面最大动变形波动区间分别为4.09~6.13kPa、1.72~3.15 mm/s、0.082~0.085m/s2和0.30~0.43mm,均小于高速铁路基床相应动力指标限值,验证了新型膨胀土路堑全封闭基床结构设计的可行性和合理性。     

多年冻土地区路堑边坡病害及其整治原则

研究目的:针对多年冻土区路堑病害的类型划分、形成原因和主控因素进行分析研究,提出现有路堑边坡典型病害的整治原则,为多年冻土区路堑边坡病害整治提供借鉴.研究结论:热融型边坡失稳是高含冰量多年冻土路堑边坡的一种典型病害,产生的原因是冻结层上水和坡面吸热导致下卧高含冰量冻土融化.治理的原则是在注重热学防护和地表挡排水的同时,加强对上侧坡体冻结层上水的疏导,排泄堑内道路基床积水.岩质边坡喷射混凝土防护层破损是低含冰量多年冻土路堑边坡较为典型的病害形式,也与冻结层上水向坡面的聚集有关.整治原则是加强边坡混凝土层下水分的排泄,拆除可能影响行车的破损混凝土层,换做锚杆框架等不阻挡坡面水分排泄的结构.原则上说,在多年冻土区,封闭坡面的工程措施是不可取的.     

高铁有砟轨道软质岩路堑基床换填厚度分析

研究目的:软质岩路堑基床承载能力较低且易受环境影响,多采用优质填料换填处理,合理的换填厚度是保证基床具有良好服役性能的技术关键。因此本文以高速列车荷载引起的基床累积变形处于弱时间效应的缓慢稳定状态为控制目标,分析软质岩风化程度和抗软化能力对有砟轨道路堑基床换填厚度的影响规律,探讨高速铁路软质岩路堑基床结构合理的换填厚度。研究结论:(1)路基面承受的列车动力作用与轨道不平顺程度呈正相关性,服从正态分布模式;(2)软质岩路堑基床换填厚度随软质岩强度降低呈非线性增加趋势,受水影响程度中等的高铁有砟轨道软质岩路堑基床,在微风化下可按硬质岩处理,弱风化时仅需换填表层0.7 m,强或全风化条件则应加深换填至表层以下0.5～1.0 m;(3)建立的软质岩路堑基床换填厚度分析方法,对完善我国高速铁路基床结构设计技术及标准体系具有参考意义。     

印尼Karawang地区泥页岩路堑边坡破坏模式及对策

研究目的:泥页岩是一种典型的膨胀性沉积地层,工程地质条件及力学性质较差,路堑边坡稳定性控制问题突出。雅万高铁在Karawang地区穿越泥页岩地段,路堑开挖后经历1～2个雨季后遇水软化、加速崩解,发生多处变形破坏,对工程建设产生较大影响。因此,有必要开展泥页岩路堑边坡破坏模式及对策研究,为该地区及类似地区泥页岩边坡治理与防护提供参考。研究结论:(1)海相沉积路堑边坡具有黏土-泥页岩二元结构,强度低、易崩解;(2)边坡破坏类型包括浅层溜塌、顺层滑动、坍塌,具有顺层性、季节性、平缓性、浅层性、滑面形态多为折线形的特点;(3)检算时需考虑抗剪强度的折减,采取适宜措施,加强排水,随挖随护;(4)滑坡治理可采取设置抗滑桩、支撑渗沟、仰斜排水孔、土工格栅、换填非膨胀土等措施;(5)本研究成果已用于雅万高铁泥页岩路堑滑塌治理,可为本地区及类似地区设计积累经验,同时可为规范修编提供参考和借鉴。     

埃塞俄比亚铁路Mieso-Diredawa段地质勘察工作的思考

以埃塞俄比亚铁路Mieso-Diredawa段铁路为背景,综合阐述地质勘察的前期准备工作、勘察方法的应用、勘探布置原则等问题。对工程物探方法在该线中的应用以及针对当地特殊类岩土——黑棉土(膨胀土)及玄武岩差异风化问题做了一些探讨。同时也简略阐述在非洲国家开展地质勘察工作中的一些经验和体会。     

蒙巴萨膨胀土抗剪强度衰减特性研究

研究目的:蒙内铁路在蒙巴萨地区以深路堑形式穿越大面积的膨胀土地段,由于膨胀土具有强胀缩性、裂缝性、强度衰减等特殊工程性质,对铁路的安全运营产生较大影响。蒙巴萨地区为热带草原气候,雨量充沛,光照充足,膨胀土易在大气干湿循环作用下发生抗剪强度的衰减,造成路堑边坡的失稳。因此,有必要对膨胀土在干湿循环作用下抗剪强度的衰减特性进行研究,从而为路堑边坡的防护与治理提供参考和借鉴。研究结论:(1)干湿循环效应使土体抗剪强度降低,其中黏聚力随干湿循环次数和含水率变化范围的增加而降低,黏聚力和内摩擦角均随试样含水率的增加而降低;(2)膨胀土的黏聚力随干湿循环次数的增加而降低并逐渐达到稳定值,稳定值大小和达到稳定时的干湿循环次数与含水率的变化范围相关;(3)膨胀土抗剪强度衰减主要是由于土体内部裂缝发育和土颗粒间相互作用减弱;(4)本研究成果对肯尼亚膨胀土路堑边坡的防护和治理具有一定的参考意义。     

吉图珲高速铁路GDK283段膨胀土深路堑工程滑坡分析

吉图珲高速铁路所经延吉盆地一带的膨胀土成因复杂,受地形条件、地质条件及自然气候环境影响大,工程地质条件极差,对路堑工程影响严重,定量评价边坡稳定性困难。以GDK283段膨胀土深路堑工程滑坡为实例,通过分析研究工程滑坡发生的机理,总结延吉地区膨胀土的工程地质特征,充分利用勘察试验数据,综合考虑各种影响因素和边界条件,进行膨胀土的边坡稳定性分析验算,并在工程实践中予以验证。     

不同激振频率下云桂铁路路堑基床振动特性现场试验

利用大型激振设备对铺设柔性复合防排水板的云桂铁路膨胀土路堑基床进行扫频试验,研究该基床的共振频率及不同基床位置动应力和加速度随激振频率的变化规律。试验结果表明:膨胀土路堑基床的共振频率约为17Hz;路基面以下1.2m深度范围内,动应力沿深度的实际衰减速度明显高于布氏理论计算结果;动应力和加速度沿深度方向的衰减规律与激振频率大小有关,激振频率小于15Hz时,二者均呈指数型衰减,随着激振频率的进一步增加,动应力衰减规律向ε型转变,加速度衰减规律向线性衰减转变;在基床表层底面水平方向上,激振荷载的显著影响范围小于轨道中线两侧1.76m。     

路堑高边坡的工程和环境问题及对策

路堑边坡工程要适应坡地地形地质和环境特征,否则会导致边坡过高过秃,酿成工程和环境灾害。本文针对路堑高边坡的工程和环境问题,分析了路堑边坡高度与支挡工程的关系,边坡的高度与平均坡度、坡面形态的关系以及边坡防护与生态环境的关系,论述了坡脚支挡工程的收坡作用,挖方边坡逐级向上放缓的原理, 不同坡面形态对边坡工程的影响,以及边坡防护的绿色工程措施。据此提出路堑高边坡工程和环境问题的防治对策。基于边坡愈高愈缓的原理并顺应山坡形态来修建高陡的坡脚支档工程,并采用骨架(框架)加植被护坡。作为实例,论述了沪沽-西昌高速公路路堑高边坡病害工点的防治。     

膨胀岩边坡防护和加固工程措施

本文根据南昆铁路膨胀岩的工程地质特性和工程实践，提出了膨胀岩路堑边坡的坡脚加固措施，坡面防护工程措施和地表排水措施。     

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。     

Karawang地区全风化泥岩抗剪强度及膨胀特性研究

研究目的:雅万高铁沿线属热带雨林气候,丘前缓坡与丘陵区以路基工程为主。表层为火山灰形成的黏性土,其下为第三系全～强风化的泥岩,黏土及泥岩均具有膨胀性。膨胀岩土具有强胀缩性、强裂隙性的特点,在大气影响下强度剧烈衰减容易造成路堑边坡失稳,对铁路的安全运营产生较大影响。因此,有必要对沿线膨胀岩土的膨胀和强度特性进行研究,从而为路堑边坡的防护与治理提供依据。研究结论:(1)全风化泥岩具有中等膨胀、液限高的特点,天然含水率31.3%,饱和度92%,液限56.2%,压缩系数0.313 MPa~(-1),自由膨胀率67%;(2)试样含水率和试验过程中的边界条件对抗剪强度影响较大,干湿循环次数对饱和抗剪强度影响较小;(3)失水后试样膨胀率显著增大,有荷膨胀试验应提供有荷膨胀率(δ_(ep))和有荷压缩膨胀率(δ_(avp))两个指标,δ_(ep)用于求膨胀力,δ_(avp)用于求膨胀变形;(4)本研究成果可作为雅万高铁膨胀岩土路基设计及膨胀性试验规程修编的依据。     

浙赣线提速路基基床承载力评估及加固措施

首先根据路基不同深度处的动应力衰减规律和浙赣线既有路基状况,提出了路床土强度控制条件为:基床表层0~0.3m和0.3~0.6m应分别满足160kPa和110kPa的承载力要求,并采用轻型动力触探(N10)对基床土承载力进行了检测和评估,结果表明,不满足基床土强度控制条件地段约占非改线全段的20%。其次,根据基床土承载力检测结果和基床土填料情况,提出了土工布封闭结合土工格室、换填的加固方法,而换填厚度取决于承载力大小和选取用的格室高度,为浙赣线200km/h提速改造提供了依据。     

构造破碎带深路堑地质核查方法研究

为查明某新建高速铁路深路堑施工开挖后基底及边坡工程地质条件,采用调查、补充勘探、动力触探等方法,对路堑基底及边坡进行地质核查,结合既有勘察资料,查明了构造破碎带、膨胀性岩土的工程性质和空间分布.根据路堑边坡工程地质条件,将边坡分为16部分,选取岩土类型、结构面类型、边坡高度、边坡坡率、降雨5个影响因子,将影响因子指标进...     

沪宁城际铁路下蜀黏土路堑边坡设计研究

在系统总结宁镇丘陵地区长江高阶地下蜀黏土的野外分布特征、物理力学性质的基础上,分析评价下蜀黏土具有弱膨胀性、水理性差等不良工程特性。以沪宁城际铁路路基工点设计为例,详细介绍下蜀黏土路堑边坡需根据工点工程地质和水文地质条件、边坡高度,结合当地气候特点,采用绿色植物防护和工程防护相结合的原则进行处理,以及重点地段采取特殊支挡防护的设计方案,提出下蜀黏土路堑边坡勘察设计需重点关注的问题。     

川西全强风化卵石土边坡稳定性影响因素分析

研究目的:四川西部地区分布大量的全强风化卵石土(Q₂、Q₃)地层,该类边坡遇水易软化失稳,出现垮塌、溜坍等灾害。以川西铁路典型边坡工程为依托,利用颗粒流数值模拟分析该类边坡破坏及发展的全过程动态问题,研究坡率、坡高、含水率三种因素对边坡稳定性的影响,获得敏感性顺序,提出边坡设计时坡率、坡高的控制建议,为风化卵石土地层的边坡工程建设提供技术支撑。研究结论:(1)全强风化卵石土边坡整体失稳时符合牵引式滑动特征,滑体呈现散体状;(2)该类边坡稳定性因素敏感性顺序为：坡率>坡高>含水率,当坡率由1∶1.5增加至1∶0.75时,边坡稳定性系数降幅达1.9,含水率由14%增加到16%时,软化作用明显,坡高较小时边坡更稳定;(3)建议边坡设计时,坡率小于1∶1.25,坡高控制在8 m以下,并做好防排水措施,使边坡含水率控制在14%以下;(4)本研究可为川西地区全强风化卵石土边坡稳定性分析和防护设计提供依据。     

成绵乐客运专线千佛山滑坡工程地质勘察

千佛山地区为丘陵区地貌,因其靠近城区,城市建设对原始地貌改动较大,地形复杂,覆土成因及力学性质多样。下伏基岩为膨胀性泥岩,坡残积形成的表层黏性土具膨胀性,对路堑边坡稳定性极为不利。在不到300 m线路范围内形成既有滑坡1处,线路在该段以深挖方通过,形成工程滑坡2处。本次通过钻探及取样试验,查明了该段滑坡的分布范围及规模,对工程滑坡的形成机理进行了分析,可为类似工程地质条件下的路堑工程提供参考。     

铁路路堑边坡膨胀土的化学改良试验研究

研究目的：在路堑膨胀土边坡中，如何进行膨胀土的改良处理是岩土工程研究领域中的重要课题之一，亦是铁路工程建设中最突出的地质灾害之一。研究方法：本文结合某铁路膨胀土边坡防护试验工程，采用一种生态改性剂进行膨胀土化学改良试验研究，探讨膨胀土的化学改良机理及改良效果，对比分析膨胀土改良前后的物理力学性质及胀缩性，研究该路段膨胀土的改良方案。研究结果：用生态改性剂进行膨胀土的改良是可行的，改良处理后的膨胀土的颗粒组成、物理力学性质、胀缩特性均有明显的改善，力学强度及水稳定性得到提高。研究结论：改性土的工程性质得到了很大的改善；边坡土体改良深度在80-100cm左右，超过1m后，改良效果不理想，化学改良最佳喷洒次数为3～4次。     

堑坡岩石膨胀性评价及设计原则

本文在对我国几条铁路线所遇到的膨胀性岩石堑坡,进行大量野外工程地质调查、取样试验和分析研究的基础上,针对膨胀性岩石的复杂性和边坡病害的发育程度,采用数学统计分析方法,建立了以岩粉自由膨胀率(Fx)和岩石干燥饱和吸水率(Rdw)为指标的岩石膨胀性综合评价标准,提出了膨胀性岩石堑坡工程的设计原则.