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原文传递含氯盐砂土溶陷特性及其对路基变形的影响研究

论文题名：	含氯盐砂土溶陷特性及其对路基变形的影响研究
关键词：	铁路路基;氯盐渍砂土;浸水溶陷;路基变形;数值模拟
摘要：	从改革开放以来，随着西部大开发政策的大力实施，我国西部地区的工程建设得到了迅速的发展，为了促进经济发展，我国在西部地区修筑的铁路也日益渐多，同时由于西部地区土质情况的复杂性使其在修建过程中也遇到了一些技术难题与挑战。比如在盐渍土地区建设时，盐渍土的遇水溶陷对路基稳定性的破坏问题也开始进入了各大研究人员者的视野。因为不同地区的盐渍土种类与性质存在差异，气候条件也有差别，路基受雨水的影响情况也不同，这就使得铁路路基产生不同情况的溶陷，导致路基下沉、轨产生不平顺等现象，对列车的运营带来严重的安全隐患。因此，对盐渍土溶陷特性及变形的研究就变得尤为重要。　　本文以青海省的锡铁山到北霍布逊地区铁路路基的修建为背景，该地区紧邻盐湖，属于盐渍土地区，根据钻探资料表明该段盐类晶体以氯盐为主，晶体粒径2～5mm。线路沿线地层主要是第四系湖积粉质粘土、砂类土以及碎砾石类土。铁路路基有别与普通建筑物地基，是一个线性构筑物，沿线会经过不同的地质地貌单元，由于盐渍土赋存特点及力学特性也存在较大差异，在外界因素的影响下基溶陷变形情况也不同。本文以此为出发点，研究探讨本地区氯盐渍砂土的溶陷特征以及不同因素对其溶陷特性的影响规律。通过室内试验对该地区的地表土和路基填料土的基本物理和工程性质进行了研究，主要研究和探讨该地区含氯盐砂土在不同含水率、不同含盐量及不同压实度作用下的溶陷变化规律，以及结合数值计算，模拟铁路路基土体在浸水溶陷下的沉降变化及对路基变形的影响情况。主要研究内容与成果如下: 　　(1)由室内基本土工试验可知，地表土为砂类土填料类别中的细砂土且为级配不良的C组填料，最大干密度为2.202 g/cm3、最优含水率为5.3％;路基填料土为砂类土填料类别中的砾砂土且为级配不良的B组填料，最大干密度为1.872g/cm3、最优含水率为12％;地表土为强盐渍土，路基填料土为中盐渍土。　　(2)针对粗粒土对溶陷测试装置的需求，自主设置了室内粗颗粒溶陷试验测试装置，该测试装置主要由试验桶、加载体系、位移测试体系等设备组成。经试验得到该地区的含氯盐砂土均具有浸水溶陷的特征，其中含氯盐的细砂土即地表土为中等溶陷、含氯盐的砾砂土即路基填料土为轻微溶陷。　　(3)为了更好研究氯盐渍砂土的溶陷特性，分别对所取两类含氯盐砂土进行了室内配制氯化钠、不同含水率、不同压实度下的溶陷试验，研究发现，氯盐渍砂土的溶陷系数具有随含水率增大而减少、随含盐量增大而增大、随压实度增大而减少的变化规律。　　(4)通过室内溶陷试验结果及结合ANSYS软件数值模拟分析，含氯盐砾砂土（路基填料土）的溶陷量小于含氯盐细砂土（地表土）的溶陷量，结果表明路基填料土的溶陷性处在一个较低的水平。说明施工过程中所采用的填料土作为路基填筑用土是合理的，且能够满足路基稳定性的需求。从而进一步说明从就地取材、节约成本的角度出发，将沿线附近原有的砾石土掺配到细砂土中改良后所得到的路基填料土可以有效地降低细砂土的溶陷量，可为现场施工及类似条件下路基修筑提供很好的参考价值。　　(5)由数值计算分析结果可知，模拟区域的含氯盐砂土路基的溶陷量满足货运及时速小于200km/h的较低等级铁路路基的变形控制要求，因此对于在此地区修建的低等级线路来说，可不考虑路基溶陷变形带来的影响。但对路基的变形控制要求更为严格的高速铁路以及无砟轨道等高等级线路来说，含氯盐砂土路基的溶陷量已接近或超过其变形控制界限值，在实际工程建设中应引起充分的重视。
作者：	廖骏
专业：	建筑与土木工程
导师：	吴亚平;熊治文
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