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原文传递兰新高速铁路高海拔地段路基冻胀原因分析及防治措施研究

论文题名：	兰新高速铁路高海拔地段路基冻胀原因分析及防治措施研究
关键词：	高速铁路;路基冻害;细粒含量;含水率;渗水盲沟;温度场
摘要：	兰新高速铁路是我国第一条大范围穿越西北黄土高原地区（兰州至西宁）、高寒地区（西宁至张掖）、戈壁及大风与风沙地区（河西走廊、新疆戈壁地区）等区域的高速铁路;浩门至大梁区间处于高寒阴湿地区，冬季气候寒冷且持续时间长，自每年10月下旬至次年4月下旬长达6个月处于冬季时间段内，容易使路基发生冻害，造成养护维修工作量大，影响列车正常运行。　　本文以兰新高速铁路浩门至大梁区间为例，研究西部寒区高速铁路路基冻害情况，调查、分析冻害地段路基状况，分析冻害产生原因，实施冻害防治措施，保证该线正常运营，并为该地区同类铁路建设提供借鉴。通过对兰新高速铁路路基冻害情况调查分析、室内与现场试验、数值模拟计算和现场监测，得出以下结论: 　　(1)兰新高速铁路高海拔地段浩门至大梁区间，气温较低、降雨（雪）量较大;冬季冻结时间长，土壤最大冻结深度在183cm以上;路基常年处于高寒阴湿环境中。发生冻害的路基多为低矮路堤、零断面换填路基及浅路堑，涵路过渡段冻害较为突出。　　(2)对路基填料取样试验测得基床底层填料多为细颗粒含量较高的B组粗颗粒填料，其粒径小于0.075mm的土颗粒含量在3.76％～21.46％之间;填料在水分、温度等条件满足时会发生影响高速铁路线路平顺性的冻胀。　　(3)由于发生冻害的路基多为低矮路堤、零断面换填路基、浅路堑及涵路过渡段，绝大多数防排水困难;受降雨及融雪影响，该区间所处地段地表水及地下水丰富;水从路基面、边坡、护道、基底等渗入路基、涵洞及其两侧过渡段，造成路基体内水分较高，使得路基在冬季负温作用下发生冻胀。　　(4)分别在封闭条件和开放条件下，对含有细颗粒的粗颗粒填料冻胀试验。封闭系统条件下，冻胀率随含水率及细颗粒含量的增加而增大，细颗粒含量在3.76％～21.46％，处于饱和状态时填料的冻胀率可达1.1％～2.2％;开放系统条件下的冻胀率远大于封闭系统下的数值，压实系数为0.93时冻胀率可达3.65％～4.72％。　　(5)选取浩门至大梁区间路基某典型断面进行路基温度场数值模拟分析表明，4月中上旬路基各处相继达到最大冻结深度，天然地表处、坡脚、距线路中心线5.2m处、轨道中心线处分别为2.3m、2.89m、3.09m、3.3m，轨道中心线处的冻结深度最大;数值计算结果与实测结果基本一致。　　(6)基于路基已建成通车使用，为了对行车不产生过大影响，路基冻害治理中采用了增设渗水盲沟、加设高脚墙式保温护道、修补各种裂缝等措施;浩门至大梁区间6段路基冻胀实测数据分析表明路基冻害数、线路超限数大幅度减少，不均匀冻胀量降低，路基冻胀量多控制在4mm以下，高速铁路线路维修工作量大为减小。
作者：	沈鑫
专业：	岩土工程
导师：	杨有海
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文