高速铁路地基土压缩性分类及中低压缩性土变形特性研究

地基土压缩变形特性是影响高速铁路路基设计、施工、沉降评估等环节的重要因素。为进一步充分利用高速铁路地基土自身的承载变形能力，降低工程投资，通过开展综合勘察、土工试验及现场填筑试验等，提出基于变形控制为目的的高速铁路地基土分类标准，即高压缩性土、中高压缩性土、中低压缩性土及低压缩性土；并详细分析了各类地基土的物理力学指标。针对目前尚未充分利用的中低压缩性土，从室内试验压缩特性及现场填筑试验压缩性等角度分析了高铁路基荷载下，中低压缩性土地基承载变形快速收敛的特性。研究结果表明，在经过适当处理后，中低压缩性土变形可以满足高铁路基工程的要求。因此，将既有规范中中等压缩性土进一步细分为中低压缩性土和中高压缩性土，有利于优化高速铁路路基结构设计，为降低工程成本提供依据。     

高速铁路中低压缩性土路基工后沉降控制与技术管理体系

中低压缩性土是高铁路基的主要承载地层，对其性能的认知水平和处理技术直接决定了高铁路基沉降控制效果和建造成本。对中低压缩性土近十多年研究成果进行系统总结的基础上，首先，介绍高铁中低压缩性土路基工后沉降控制技术管理体系及其各重要组成部分；然后，分别详细论述了中低压缩性土变形特性与分类标准、毫米级工后沉降计算方法以及地基处理等核心技术；最后，通过工程实例从土性分类、工后沉降计算、地基处理措施以及监测反馈、评估等各环节，展示高铁中低压缩性土路基工后沉降控制技术管理体系在工程实践中的应用。结果表明，高铁中低压缩性土路基工后沉降控制与技术管理体系可以实现中低压缩性土判别分类、高精度沉降计算、经济适宜的地基处理、变形监控反馈的有效衔接，从管理角度实现建设、勘察、设计、施工、监测、评估各个单位的协同工作，达到动态闭环控制，确保高铁中低压缩性土路基满足“毫米级”工后沉降要求。     

高速铁路中低压缩性土路基工后沉降计算方法研究

控制高速铁路工后沉降是保证高速列车安全运营的关键。为解决目前路基工后沉降计算不准确的问题，从3个方面入手，建立适宜于高铁中低压缩性土路基工后沉降的计算方法。首先，利用基于变形时间效应的压缩层厚确定方法，提高了中低压缩性土压缩层厚度的计算精度；其次，基于众多高铁中低压缩性土路基实测数据，提出适应于高铁路基柔性荷载的中低压缩性土路基总沉降修正系数ψ_s,以及施工期沉降完成比例η。在此基础上，通过对比3个不同实际工点的工后沉降实测数据和计算结果表明，针对中低压缩性土路基工后沉降计算方法更符合工程实际，可为高铁中低压缩性土地基处理及路基铺轨提供依据。     

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。     

高速铁路中低压缩性土地基沉降控制有关问题研究

为优化和完善高速铁路中低压缩性土地基沉降控制技术,通过对大量的高速铁路路基勘察及土工试验资料的综合分析,研究中低压缩性土的基本工程特性;采用三轴试验、压缩试验、单元结构模型试验等土工试验方法,对中低压缩性土的变形状态及其随所受应力水平、时间变化的特性进行比较系统的研究,给出中低压缩性土的4种变形状态与其所受应力水平(荷载比)的关系;研究提出具有变形时间效应的地基压缩层厚度确定方法,并通过对比研究得出:高速铁路中低压缩性土地基的压缩层厚度,可采用0. 2倍应力比值法确定。     

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。     

客运专线地基沉降计算模量的确定

客运专线的建设需要高度平顺和稳定的轨下基础,控制变形是客运专线路基设计的关键.在保证路基本体施工可靠性的前提下,客运专线的沉降变形主要由地基沉降确定.地基沉降的计算方法有很多种,相关理论计算方法主要区别在于计算土体的应力-应变关系不同,即压缩性指标不同,而压缩性指标主要指土体模量.针对常规计算统一选定室内试验100～200 kPa应力间变形所得出的压缩模量,其前提明显偏离实际情况,相对来说,具有其不舍理之处.通过对比分析室内土工试验及现场原位试验,最终建议采用室内固结试验拟合结论进行沉降计算.     

考虑颗粒破碎的高铁路基粗粒土填料循环压密本构模型

基于临界状态土力学基本原理,针对高铁路基粗粒土填料长期承受列车振动荷载特点,推导颗粒破碎与塑性功双曲线型经验关系式;考虑循环振次和应力比的影响,提出循环荷载作用高铁路基粗粒土填料颗粒破碎修正函数;依据经典塑性力学理论,修正得到能够考虑颗粒破碎的高铁路基粗粒土填料剪胀方程,进而建立循环荷载作用下半经验半理论的高铁路基粗粒土填料循环压密本构模型。采用向后欧拉法对本构方程进行离散,建立"弹性预测—塑性修正"数值算法,并进行程序二次开发,实现对循环压密模型的求解。通过与室内高铁路基粗粒土填料循环荷载三轴试验结果的对比,验证所建循环压密模型的准确性和适用性。该模型能够准确预测高速列车长期反复荷载作用下路基粗粒土填料的累积变形特性,且能够考虑颗粒破碎和应力比的影响,可用于计算分析高铁路基结构的应力和变形演化规律。     

CFG桩处理中等压缩性土地基试验研究

针对京沪高速铁路中等压缩性土的基本特性,以及路基设计中广泛采用CFG桩复合地基的处理措施,进行了CFG桩处理中等压缩性土地基的现场试验.对中等压缩性土基本特性、CFG桩施工工艺及质量检测、CFG桩复合地基和桩筏基础沉降变形特性、荷载分担规律等进行了研究.试验表明CFG桩复合地基可满足高速铁路工后沉降和差异沉降的控制要求,得出了京沪高速铁路中等压缩性土地基工程特性、CFG桩施工工艺及质量检验方法以及CFG桩复合地基和桩筏基础的设计原则.     

长益城际宁乡Q2网纹黏土工程地质特性研究

研究目的:长沙至益阳城际铁路宁乡境内广泛分布Q2网纹状红黏土,这种土体性质有很强的区域性,城际铁路对路基的沉降变形控制十分严格,所以针对此类路基如何采用合理的处理方法是一个关键问题.为了全面了解宁乡Q2网纹状红黏土的工程性质,结合现场地质调绘、钻探、原位测试及室内试验,对土体的形态成因、物理性质、强度特性、变形固结特性以及膨胀特性进行系统的探讨,为路基设计提供可靠的依据.研究结论:网纹状土是在湿热的气候条件及多水的环境下,红黏土经多次淋溶沉淀作用而形成;网纹土的孔隙比比一般黏土要大,饱和度一般低于90％,为非饱和土;液限及液性指数较高,为高液限土;天然状态下网纹土的强度较高,一般处于硬塑～坚硬状态,承载力可达200 kPa;网纹土属于中压缩性土,下层网纹土压缩性比上层土要高;网纹土是典型的超固结土,表层的超固结比达到15.4;网纹土一般为弱膨胀土.     

多土类土石混填路基压实度快速预测研究

探讨多土类土石混填路基压实度的现场快速预测方法.通过现场试验,在预先设定压路机吨位、振动频率和碾压速度下,通过采集不同工况下沉降测试块的沉降差,建立了压路机碾压轮迹沉降差与压实度之间的回归经验公式.结果表明,运用经验公式可根据现场测量沉降差对多土类土石混填路基的压实度进行较为准确的预测.     

高速铁路强夯地基沉降的离心模型试验研究

为准确掌握中等压缩性土地基在路堤荷载下的沉降变形规律,应用TLJ-2型土工离心试验机模拟强夯加固地基,研究高速铁路中等压缩性土地基的附加应力和分层沉降特征。通过与现场填筑试验对比,分析离心模型试验预测原型地基分层沉降的精度,提出沉降修正系数取值范围,为今后中等压缩性土地基加固技术优化提供借鉴。结果表明:路基基底中心应力比路肩下大,符合柔性基底应力分布形式;附加应力随地基深度增加而减小,强夯影响深度内附加应力衰减较快,而影响范围以下衰减减缓;铺轨运营550d后,地基工后沉降逐渐趋于稳定,工后沉降值远小于施工阶段地基的总沉降;离心模型试验预测地基单位分层压缩量的精度较高,而对于不同施工阶段离心模型试验预测地基沉降的精度存在差异,沉降修正系数的引入能够较为真实地反映现场地基沉降特性。     

既有提速线路路基基床试验与评估研究

结合海南西环线提速改造工程,应用基本承载力、地基系数和轻型动力触探原位测试技术及颗粒分析试验方法,对以砂类土为主的既有线路基基床进行试验与评估研究,探讨分析评估方法和指标,为既有线提速改造路基工程的设计施工提供依据.     

采用动态变形模量Evd测试路基压实质量的适用性研究

路基压实质量控制指标宜采用动态变形模量,而利用室内三轴试验方法获取Ed不适合铁路快速施工检测的要求.选择有代表性的填料进行室内动态模量Evd与动三轴Ed试验的对比分析.结果表明,细粒土和粗粒土的动态变形模量Evd与动三轴Ed之间存在很好相关性,用Evd代替Ed测试细粒土和粗粒土路基压实质量是可行的.     

膨胀土路基在施工过程中的变形特性研究

通过对常德—张家界高速公路上3个试验路段(弱膨胀土填料路基试验路段、膨胀土改良处理路基试验路段、膨胀土加筋处理试验路段)施工过程中的竖直沉降和水平位移观测,得出膨胀土路基及其改良路基、加筋路基在施工过程中的变形特性规律。     

邻近既有高铁岩溶地基联控注浆加固试验研究

为防止新建铁路注浆施工对邻近既有高铁运营安全产生不利影响,结合徐州东站扩建工程,利用新研发的联控注浆设备开展邻近既有高铁的岩溶地基注浆现场试验研究:分析了岩溶地基注浆过程中各注浆孔注浆量的分布特点;提出了注浆压力-流速-时间(P-Q-t)曲线规律;得到了注浆过程及注浆后既有高铁路基坡脚和路肩处竖向位移的变化规律;验证了联控注浆设备能够基于既有高铁路基变形的监测结果控制注浆施工活动,保证注浆引起的变形在要求范围内,不会对既有高铁安全造成不利影响。     

组合双曲线法在高铁路基沉降预测中的应用

高速铁路路堤普遍采用堆载土预压的施工方法加速路基的固结沉降。由于预压土荷载的快速施加,路基沉降曲线在填筑期与预压期之间常出现较为明显的变化。本文在总结和分析三点法、双曲线、指数曲线、泊松曲线、经验系数矫正法等路基沉降预测模型特点和适用性的基础上,基于传统双曲线沉降预测模型,提出一种适用于堆载预压工况下的高铁路基沉降预测方法——组合双曲线法。组合双曲线沉降预测模型考虑了堆载预压后沉降速率突然变大,将模型方程按照路基本体填筑期和堆载预压期分为两个阶段,分别进行参数确定。将组合双曲线沉降预测模型应用于京沈高铁某路基段,并与其他传统沉降预测模型计算结果进行对比,验证了组合双曲线法的适用性。     

新建线施工时邻近高铁路基变形规律研究

为了有效控制新建线施工对既有线造成的影响,基于某实际工程,通过布辛奈斯克(Boussinesq)理论计算及ABAQUS有限元数值分析方法,对比分析正常土填筑与轻质土填筑、放坡与设置挡墙时既有高铁路基变形规律,并采用实际监测数据进行验证.研究表明,新建线路基填筑时,采用轻质土可以显著降低既有线路基的竖向变形,设置挡墙可以...     

高速铁路路基冻害防治中保温层动载试验研究

采用保温法防治高速铁路路基冻害时,埋设在路基中的保温板在列车动载长期作用下的动力性能、耐久性需要通过动载试验进行研究。在哈大高铁沈大段附近修建含有保温层的路基试验段,采用动载试验机模拟高速列车产生的动荷载,测试保温板的动应力、动变形,分析保温板应用于高铁路基的适应性。研究结果表明:施加1 000万次动载后,保温层累积变形的增长量为0.06 mm,数值很小,不会影响高铁线路。     

高速铁路软土路基下方桩侧注浆加固试验及其地层扰动控制研究

结合具体工程实践,分析注浆法在软土路基加固工程中的应用形式及其作用机理,比选适宜运营高速铁路路基加固的注浆工法,并对注浆材料选择、注浆参数等进行设计。在此基础上开展全地层注浆和部分地层分层注浆2种不同形式的现场试验。通过对试验过程中地表变形、孔隙水压力、土体侧向变形的监测分析,得出注浆施工对地层扰动变形规律,据此给出合理的注浆控制方式,为正式的路基加固设计和施工提供借鉴。