武广客运专线红黏土变形特性的研究

研究目的：客运专线对施工后的路基沉降控制要求非常严格，允许的工后沉降量特别小。武广客运专线武汉至韶关段分布有长达100km的红黏土路段，红黏土的变形特性可能对路基变形和边坡稳定产生不良影响，为避免施工后的路基边坡失稳和不均匀沉降等灾害，对红黏土的变形特性，从红黏土的应力-应变关系、固结变形和胀缩变形3个方面进行研究，提出控制红黏土的变形措施及改善其工程特性的方法。研究结论：以武广客运专线工程实例为背景，通过大量的室内三轴试验，固结试验，胀缩实验等，研究了红黏土的应力-应变特性、固结变形特性和胀缩变形特性，发现红黏土具有超固结性、固而不密，固结反剖面特性，中等压缩性，其膨胀性较小而收缩性较强等变形特性。对红黏土路段，可通过优化红黏土的粒径分布来减小红黏土的变形；采用足够大的荷载抑制红黏土地基的膨胀。在红黏土路段施工时，可采用CFG桩加固地基，采用桩板墙和锚杆加固边坡等措施，这对于客运专线实体工程的修建具有十分重要的指导意义，并可为类似工程提供借鉴作用。     

长益城际宁乡Q_2网纹黏土特征及成因分析

研究目的:长益城际沿线广泛分布Q_2棕红色网纹黏土,土层厚度达5~30 m。城际铁路对路基的沉降变形控制十分严格,针对此种路基如何进行合理处理是一个关键问题。由于土体的成分、结构、成因对工程性能有着很大的影响,本文结合现场调查、颗粒分析、化学成分分析、X射线分析及微观图像,对网纹土体的成分、结构、成因进行系统研究,为地基处理方案选择提供参考。研究结论:(1)宁乡红白网纹土均以黏粒为第一优势粒级,含量在65%以上,红网纹黏粒含量大于白网纹土;(2)网纹土中SiO_2含量占总含量的60%左右,其次为Al_2O_3和TFe_2O_3,这三种物质的总含量超过85%;(3)红土中铁的含量差不多是白土的三倍,SiO_2含量相对减少;(4)白土的颗粒形状多为片状,排列较为规则,颗粒之间的接触主要为面-面、面-边接触;(5)红土颗粒结构单元体排列较自土紊乱,无明显定向排列且结构比白土小;(6)网纹土不是在单一气候条件下形成的,而是经历了多阶段的气候波动,因而是一种复合型的古土壤;(7)本研究成果可供网纹土成因研究提供参考。     

膨胀土超固结特性及其对地基沉降计算的影响分析

对于铁路、公路的膨胀土地段路基,经常会遇到地基沉降理论计算值远大于实测值,进而使得处理措施过于保守的情况。本文以云桂线膨胀土地段路基DK619+430断面为例,通过取原状土试样开展K0固结试验、现场沉降观测和理论计算,对膨胀土的超固结特性及其对地基沉降计算的影响、路基临界填高等进行了分析。结果表明:云桂线弥勒膨胀土地基15 m深度范围内具有明显的超固结性,超固结比为4.10~1.08,且沿地基深度方向呈衰减变化;弥勒膨胀土地基6 m深度处(0~6 m范围的地基附加应力最大)由超固结状态开始进入正常固结状态的路基临界填高为7.2 m,填高小于该值时地基沉降量很小;考虑超固结性的膨胀土地基沉降计算值与实测值很接近,远小于不考虑超固结性的沉降计算值。膨胀土地基沉降计算应考虑超固结因素,避免膨胀土地基处理措施过于保守,节约投资。     

超固结土三轴率敏性特性及影响因素分析

为建立超固结土的弹黏塑性本构模型并预测其长期变形,研究土体不同应力历史的时间相依变形特性,采用土体率敏性三轴试验,对预加800k Pa有效应力历史的饱和黏土开展不同加载速率下的三轴剪切试验,并通过改变有效围压(50,100,200和400kPa)、细砂含量(占比0%,10%和20%)和加载速率(0.5625%/min,0.037 5%/min和0.002 5%/min)等方式,深入探讨超固结比、黏性以及应变速率对土体变形特征的影响,引入能通过试验测定的应变率参数ρ来表征黏土率敏性大小。试验结果表明:归一化不排水抗剪强度随超固结比(OCR)单调递增;随着OCR的增大,土体剪胀软化越明显;应变速率与土体的抗剪强度呈半对数线性关系;随着含砂的降低,土体的黏性增大,剪胀软化也越明显;率敏性随超固结比的增大而增强,土体黏性越大率敏性就越显著。     

水泥在改良黏性土路基中的应用研究

铁路路基稳定性决定了列车运行的舒适度和安全性,路基的稳定性取决于用作路基填料的土体的强度和稳定性。黏性土作为强度低、水稳定性差、渗透性较强的特殊土体给高速铁路路基的稳定性带来了极大的隐患,必须进行改良。本文分析某高速铁路段黏性土的基本工程力学性质,并对其进行了室内水泥改良试验。试验结果表明,水泥改良黏性土后其强度、压缩性、水稳定性等均有明显改善。为水泥作为高速铁路路基改良剂提供了试验依据和建议。     

聚丙烯纤维红黏土无侧限抗压强度试验研究

通过无侧限抗压强度试验,研究聚丙烯纤维对红黏土无侧限抗压强度的影响规律。试验结果表明,在红黏土中掺入一定量的聚丙烯纤维,可以明显地提高其无侧限抗压强度,聚丙烯纤维土的无侧限抗压强度是素土的1.18~2.54倍;聚丙烯纤维土的无侧限抗压强度随着纤维含量和纤维长度的增加而增大。纤维能提高红黏土的残余强度,增强了土体的破坏韧性,使破坏模式由脆性破坏向塑性破坏转变;纤维在土体中形成了空间网状结构,约束了土体的变形,提高了土体的整体性。本文的研究成果对聚丙烯纤维红黏土作为路基填土材料的工程应用提供了试验数据和理论依据。     

京津城际路基试验段内软黏土剑桥模型参数优化

研究目的:京津城际铁路在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.为满足无砟轨道路基工后沉降的要求,设立路基试验段进行工后沉降的专项研究,为数值模拟计算提供依据.研究结论:剑桥模型属于等向硬化的弹塑性模型,适用于京津城际路基试验段内软土,模型考虑了材料的静水压力屈服特性、压硬性、剪缩性以及加卸载的影响;模型的试验参数测定方法简单,易于应用推广;选取修正剑桥模型作为本构模型较为科学合理.从三轴试验(加荷、卸荷)中得到试验曲线,为剑桥模型提供了必要的参数,为数值模拟计算提供了依据.通过改造三轴仪进行固结试验,并与普通三轴试验数据进行综合分析提高了试验精确度,实现了模型参数的优化,为剑桥模型在高速铁路路基工后沉降计算方面的研究提供了一种可靠的参数.     

山区铁路含砾黏土的工程特性和沉降规律研究

研究目的:山区铁路广泛分布承载力在150 k Pa以上的含砾黏土,这种土的工程特性怎么样、是否需要进行地基处理,研究成果很少。目前高速铁路地基遇到类似土时大多数都需要进行地基处理,有的处理深度超过20 m,地基处理的费用巨大。本文通过对含砾黏土的室内试验和现场原位测试、沉降观测综合研究,确定含砾黏土的工程特性及其沉降规律,为高速铁路地基处理积累经验。研究结论:(1)试验工点含砾黏土具有低含水率、低孔隙比、高液限、超固结、压缩系数较低的特性,属于中等压缩性黏土;(2)平板载荷试验和现场沉降观测均表明,土体瞬时沉降量占为总沉降量的比例较大,达到74%,可采取超载预压的思路以尽早完成地基土的沉降;(3)对于含砾黏土,土层厚度25 m以内、路堤填高5 m以内,采用超载预压就可以满足高速铁路无砟轨道工后沉降的要求;(4)本研究成果可为高速铁路中等压缩性土的地基处理提供依据和参考,并为相关规范积累数据。     

考虑饱和度变化的高速铁路非饱和路基固结分析

饱和度对非饱和土的固结特性有明显影响,研究饱和度对固结变形的影响规律,有助于科学预测高铁基础工后沉降。基于Fredlund双参数理论和已有的一维固结解析解,求得非饱和土的一维固结速率。在考虑饱和度和渗透系数关系的情况下,结合典型算例,分析饱和度对固结特性的影响。研究结果表明:超孔隙气压力、超孔隙水压力的开始消散时间以及土体的开始变形时间均随着饱和度的减小而后延;高饱和度条件下的超孔隙气压力和低饱和度条件下的超孔隙水压力的消散速率更小,且消散过程更长;不同饱和度条件下的土体固结曲线在中前期都表现出相同的变形规律,但饱和度越大,土体固结时间就越短。     

武广客运专线灰岩残积层红黏土力学特性现场试验研究

武广客运专线武汉至韶关段分布有长达100 km的红黏土路段。红黏土力学特性的复杂已为业内所公认,其强度及变形特性可能对路基变形产生不良影响。通过现场多组平板载荷试验,研究了武广客运专线红黏土的承载力特性和沉降变形特点,并分析了粒径组成、气候条件的影响,提出了不同条件下红黏土地基承载力标准值及变形模量参考值,并对红黏土地基段路基工程的设计与施工提出了建议,为武广客运专线红黏土地基力学参数合理取值提供了依据,并可为红黏土地区其他工程建设提供参考和借鉴。     

基于扁板侧胀试验的软土地基承载力研究

研究目的:扁板侧胀试验在岩土工程中的应用很多,而对于如何利用其计算软土地基承载力还有待于研究。本文利用现场原位测试试验数据对如何通过扁板侧胀试验获取软土地基承载力进行详细研究。研究结论:本文依托商合杭高速铁路的原位测试,进行对比试验研究,得出扁板侧胀试验所得侧胀模量ED与静力触探Ps、十字板剪切试验Su之间的关系,给出通过扁板侧胀试验获得软土地基承载力的公式:fak=0.019ED+15(ED≤5 000 kPa),并将计算结果与其他试验方法进行对比,能较好地反映现场软土的地基承载力。     

多桩型复合地基承载特性的试验研究

将碎石桩与CFG桩组成的多桩型复合地基用于沿海软土地基的处理,探讨了其加固机理。通过现场实测,对这种新型复合地基的桩土应力随荷载的变化过程、桩土共同作用机理及桩土荷载分担比的变化过程进行分析。结果表明,处理后的复合地基承载力特征值比原天然地基承载力提高了5.7倍。     

采用长距离水平冻结暗挖法的浅埋大断面地铁隧道施工技术

通过人工冻土试验、有限元数值分析和大型物理模型试验,研究浅埋大断面地铁隧道采用长距离水平冻结暗挖法的施工技术。通过现场土的人工冻土试验,得到土体冻结的物理力学指标。有限元数值分析结果表明,随着冻结壁厚度的增加,冻结壁的强度和稳定性增加。大型物理模型试验结果表明,冻胀和融沉量都随着冻结壁厚度的增加而明显增大;当冻结壁厚度为4.5 m时,预测实际工程地表冻胀和融沉量均已超过允许值。根据上述研究结果,进行了冻结施工方案的设计和优化。在施工过程中,改进超长距离水平冻结管连接方式,采用跟管钻进新技术,确保了冻结孔的成孔质量;采取设置卸压孔、加大盐水流量和融沉跟踪注浆等技术措施,有效地控制了地面的冻胀和融沉,确保了工程顺利地完成。     

深圳地区花岗岩残积土的沉降计算及现场测试分析

结合工程实例,探讨采用堆载预压进行大面积软基处理时,淤泥层下卧花岗岩残积土层固结沉降计算方法。指出室内试验得到的花岗岩残积土压缩指标是失真的,其压缩模量偏小,压缩系数偏大,计算得到的沉降量过大,其原因在于试验方法的局限性。计算分析和现场观测表明:根据原位标准贯入试验所得指标计算花岗岩残积土的沉降量更符合实际。     

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.     

非饱和土地基沉降计算参数试验研究

研究目的:提出非饱和土地基沉降计算参数确定的有效试验方法,可使地基沉降计算参数选择更加合理,对于以地基沉降为主要控制因素的高速铁路客运专线建设具有重要意义.研究结论:针对胶济客专非饱和粉质黏土、粉土开展了室内固结试验及多种现场原位试验,经过综合分析得出:胶济客专非饱和粉质黏土、粉土饱和度一般在46％ ～ 80％之间;建议采用室内固结试验、静力触探试验及标贯试验综合确定非饱和粉质黏土、粉土沉降计算压缩模量参数;可按《建筑地基基础设计规范》计算当量模量对应的经验系数进行计算沉降修正.     

合肥滨湖地区深基坑锚索应用试验研究

岩土锚固技术设计取值一直比较重视现场测试,即通过原位锚索基本试验测得锚固体与土体的界面摩擦力。合肥滨湖地区某深基坑在设计前进行了锚索承载力试验,通过6根锚索拉拔试验测得该地区老粘土中的锚索极限承载力,然后对试验数据进行分析研究,得出锚固体与土层的极限粘结强度标准值,并以此作为依据进行基坑支护设计。经工程验证,设计方案在保证基坑安全性的同时也兼顾了经济性,可为该地区后期工程设计提供参考。     

客运专线路基压实检测指标的试验研究

针对我国客运专线路基压实检测方法和检测指标过多,利用武广客运专线岳阳段2种典型填料的击实试验和现场4种检测方法的检测结果,对路基压实检测方法与检测指标进行分析.研究结果表明:对中、粗颗粒填料用统一的孔隙率来控制压实度具有不合理性,基床底层的28%和本体的31%的孔隙率要求与相应的压实度95%与92%不匹配;一次变形模量E(ι1)和地基系数K_(30)之间有较好的相关性,可用同一函数进行拟合,当K_(30)为150 MPa/m时,E_(ν1)约为35 MPa;建议完善路基压实检测方法,修正检测指标以保证路基压实质量,简化路基压实检测的程序.     

西韩城际铁路湿陷性黄土地层现场浸水试验研究

在分析西韩城际铁路沿线黄土分布特征的基础上,选取代表性场地开展现场试坑浸水试验。试验结果表明:场地实测最大自重湿陷量为46 mm,仅为室内压缩试验计算值的0.23倍;湿陷土层厚度15 m,除Q;黄土全部具有湿陷性外,Q;上部黄土亦具有湿陷性;地表水自然入渗深度超过50 m,浸润角约为40°,浸润范围约为浸水试坑直径的1.7倍。对现场实测值和室内计算值差异原因进行深入分析,得出在黄土结构未完全破坏之前,发生过湿陷的土体在特定条件下还有可能再次湿陷的结论。     

高速铁路CFG桩-筏复合地基桩侧负摩阻力及其受力特点的试验研究

通过京沪高速铁路CFG桩-筏复合地基的现场试验研究,获得了桩身弹性模量及路堤填筑过程及路基静置期间的桩身应变,分析了CFG桩身轴力和负摩阻力的变形规律.结果表明,在路堤填筑期间,负摩阻力就已经存在,桩身轴力随着深度的增加先增大后减小;静置期间,桩身负摩阻力和轴力仍有明显增长.桩身负摩阻力与路基填筑高度和固结时间密切有关.