青藏铁路路堤路堑过渡段研究

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1、北京交通大学硕士学位论文青藏铁路路堤路堑过渡段研究姓名：韩小刚申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：刘建坤20060201北京交通大学硕士学位论文摘要路堤路堑过渡段是铁路建设中保持线路平顺的重要部位，在铁路建设工程中比较常见。近年来，围绕着高速铁路特别是软土地区的铁路建设，对路基过渡结构开展了大量的研究工作，但对多年冻土区填挖过渡段的研究几乎没有。多年冻土区填挖过渡段除了要解决一般地区过渡段的问题外还受到多年冻土的特殊工程性质的影响，需要考虑因开挖和回填等因素引起的基底多年冻土的不稳定性。本文结合青藏铁路的建设实际，首先根据现有过渡段设置方法，结合多年冻土的特点，提出了

2、适用于多年冻土区的路堤路堑设置方法。其次，对提出的路堤路堑设置形式在青藏铁路北麓河试验段进行了现场试验与监测。通过对二个冻融循环内沉降变形与温度状态试验数据的整理分析，总结了路堤路堑过渡段沉降变形与温度状态在完工二年内的变化规律。然后，通过考察路基面纵向和横向平顺性、不同位置变形量的大小、不同深度变形特点、多年冻土的地温变化、冻土上限的变化量、浅层地温变化规律等方面，对所采用的路堤路堑结构进行了综合评价。最后，利用大型商用有限元分析软件ANSYS，对过渡段的路堑断面、路堤断面分别就开挖回填对路基温度场的影响进行了数值模拟。通过数值模拟结果和现场实测数据的对比，获得了针对冻土

3、特性和路基设计的相关参数，得出了相应的结论。关键词：路堤；路堑；过渡段；多年冻土；冻土上限；沉降多年冻土地区路堤路堑过渡段的研究现状第一章多年冻土地区路堤路堑过渡段的研究现状1．1多年冻土地区路堤路堑过渡段存在的问题列车安全、平稳、快速的运行是以铁路线路的平顺性为前提的，但由于组成线路的路基因为组成结构的不同，在不同的位置具有不同的强度、刚度、变形特性、材料属性，所以必然引起线路的不平顺。在路堤路堑过渡段，类似的不平顺也同样存在，一般来说，这主要是由于轨道基础刚度变化产生沉降差而引起的。填方段和挖方段沉降的差异主要来自于以下三个方面：首先，对于填方段来说，由于填料在施工过程

4、中不可能完全压实，在工后运营过程中会产生沉降，而且更为重要的是，下部路基体在上部附加荷载作用下，因为固结和压密也必然产生沉降，沉降量的大小有赖于填方高度；而对于挖方段来说，由于整个土层是在自然条件下经过多年沉积作用形成的，开挖以后，对于～般地区来说，其固结沉降已经基本完成，所以它基本不发生额外的沉降，这就产生了沉降差。其次，由于该过渡段位于多年冻土区，设计时对于挖方段采取了换填措施，由于换填厚度和填方段的回填厚度必然存在差异，这必然导致整个路基刚度的差异和回壤厚度范围内填料变形的差异。最后，对于多年冻土区，挖方将对多年冻土整个温度场造成极为不利的重大影响，路基下卧多年冻土的

5、温度将发生变化，其工程性质也会发生明显的变化；而填方对于多年冻土温度场的不利影响要小的多，这势必影响整个填挖过渡段的变形差异。在填挖过渡段线路病害中，这种不平顺的现象广泛存在，当列车高速通过时，势必会增加列车与线路的振动，引起列车与线路轨道作用力的增加，影响线路结构的稳定甚至危及行车安全。为了满足列车北京交通大学大学硕士学位论文安全、舒适且连续运行的目的，必须将其不平顺控制在一定范围内。因此在填方段和挖方段之问设置一定长度的过渡段，在此过渡段内进行特殊的工程处理，可以使轨道冈Ⅱ度平缓变化，并最大限度的减少两者的沉降差，来降低列车与线路的振动，减缓线路结构物的变形，保证列车的

6、安全运行。近年来，针对填挖过渡段的研究受到了工程界的普遍重视。随着我国经济的飞速发展，对于铁路、公路高速化的要求越来越高，对于公路、铁路线路在运营过程中的舒适性、平稳性的要求也越来越高。在公路工程中，已有不少专家和学者对此给予了足够的重视，在湖南省末阳一宜章高速公路填挖过渡段中，已经采用土工格网成功处理了过渡段沉降差异的问题。但是，对于多年冻土区的填挖过渡段来说，还未见到相应的研究成果和有效的处置方法。况且，铁路工程对于线路的平顺性相对于公路工程来说，要求要高得多，对于保持多年冻土区铁路工程的平顺性相对于一般地区来说，难度要大的多，所以，处理多年冻土区的铁路路基填挖过渡段，

7、遇到的困难是显而易见的。另外，关于填挖过渡段进行的研究工作，主要是围绕着修筑于软土地基上的过渡段开展的，对于冻土地区的铁路，填挖过渡问题的研究相对很少。随着青藏铁路格拉段的大规模建设，冻土特别是多年冻土区的工程建设问题引起了广泛的关注，从青藏公路的运营情况来看，多年冻土地区填挖过渡段同样存在着较为严重的不平顺现象，个别情况下，填方段与挖方段之间的沉降差异明显。冻土的工程性质复杂，决定了多年冻土区填挖过渡段设置不能完全按照一般地区的方法进行，必须根据冻土的特点有针对性地进行合理的处理。冻土的工程问题是青藏铁路建设中的