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原文传递高速铁路风积土地基的沉降特性与控制

论文题名：	高速铁路风积土地基的沉降特性与控制
关键词：	高速铁路;风积土地基;沉降特性;沉降控制
摘要：	高速铁路以其速度高、载客量大、污染小、效益好等特点在国内外掀起了建设的浪潮，规划中的京沈客运专线路经典型的辽西风积土地区。风积土是一种以粗颗粒为主、颗粒级配良好、中等压缩性、抗剪强度低、振动易液化、具有明显结构性但不具有明显湿陷性的粉质粘土。因此，很有必要参考已有相关研究，开展高速铁路风积土地基的沉降特性与控制研究。本文依托“高等学校博士学科点专项科研基金资助项目——基于列车-轨道-路基体系耦合作用的风积土路基动力特性及隔振措施的研究（编号:20112121110004）”，以“高速铁路路基沉降关键技术研究“科研项目为工程背景，通过调查研究、室内试验、理论计算、现场监测和数值模拟五种方法研究了高速铁路风积土地基的沉降特性与控制措施，得出了以下结果和结论: 　　(1)风积土是一种以粗颗粒为主、颗粒级配良好、中等压缩性、抗剪强度低、振动易液化、具有明显结构性但不具有明显湿陷性的粉质粘土;风积土工程的病害主要有压缩沉降、剪切破坏、振（震）陷、振（震）动液化、湿陷破坏、冻胀融沉、风化剥落、水流冲刷等，影响因素主要有风积土的物理力学性质、人类工程活动和自然环境; 　　(2)变载压缩固结时，风积土的孔隙比、应变和沉降分别随压力呈对数增加趋势、随时间呈线性增加趋势;恒载压缩固结时，风积土的孔隙比、应变和沉降分别随加载时间呈对数增加趋势，但和压力的关系不明显，波动性较大，建议采用线性插值法; 　　(3)风积土的最大干密度为2.06g/cm3，影响风积土密实度的因素依次为:初始含水量、击实功、击实次数、虚铺厚度和最终含水量。最佳组合为:初始含水量12.4％，击实功为20.25J，击实次数40次，虚铺厚度7cm，最终含水量11.82％，或者初始含水量9.28％，击实功20.25J，击实次数30次，虚铺厚度5cm，最终含水量9.14％。另外，考虑初始含水量、单位击实功、虚铺厚度和最终含水量的干密度预测式可用于指导现场施工; 　　(4)静三轴下风积土的内粘聚力为15.3kPa，内摩擦角为10.8°;动三轴下风积土的动强度随固结比的增加而增大、随围压的增加亦增大，且围压对动强度的影响程度大于固结比;考虑累积塑性变形的风积土临界动应力的范围为70kPa～90kPa; 　　(5)运用分层总和法且以应力-应变关系为变量的计算沉降量和现场实测沉降吻合，可以用来计算风积土地基的沉降量;路基施工期的边坡稳定系数小于运营期的，施工阶段，潜在的破裂面存在于堆载预压土体内部，运营期间位于轨枕边缘或内部; 　　(6)路基施工期，地基中心沉降随填筑压力呈对数增加趋势，填筑压力一定时，地面中心沉降与其他点的沉降之差与距离的比值为常数，且比值随填筑压力呈线性增加趋势;堆载预压期，地面中心和路基面中心沉降均随时间呈对数增加趋势，时间一定时，中心沉降与其他点的沉降之差与距离的比值为常数，且该比值不随时间而变化。通过计算，风积土地基高速铁路的堆载预压时间可减短为7个月; 　　(7)路基结构存在变形关键区和不均匀沉降，变形关键区包括地基压缩区和路堤填料层，影响因素主要为:桩径、桩间距和填料性质;不均匀沉降包括桩和桩间土之间以及整个地基，影响因素除了桩径、桩间距外，还有桩长和砂石垫层厚度; 　　(8)风积土地基加固处理时，应同时考虑径距比和砂石垫层厚度的耦合作用，并采用“半椭圆”布桩形式;路堤填料可采用经济适用的二灰改良风积土;使用钢板橡胶弹簧浮置轨枕-道床减振结构可有效减小动载冲击系数，有利于保护道碴和降低路基面动应力。除此之外，在路基沉降监测过程中实施一定的管理措施也是很有必要的。
作者：	张玉
专业：	岩土工程
导师：	张向东
授予学位：	硕士
授予学位单位：	辽宁工程技术大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文