红层软岩地区高速铁路软基路堤沉降控制研究

《红层软岩地区高速铁路软基路堤沉降控制研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、成都理工大学博士学位论文红层软岩地区高速铁路软基路堤沉降控制研究姓名：卿三惠申请学位级别：博士专业：地质工程指导教师：黄润秋20070601摘要摘要随着我国高速铁路的兴建，红层地区软基路堤沉降控制、红层软岩填料利用、基床结构型式等工程问题，已日益成为工程界人士重点关注的关键技术问题。红层软基强度低、压缩性高、透水性差，在路堤荷载作用下常产生很大的沉降量和沉降差，不能满足路基的工后沉降要求，必须寻求安全、经济、合理的软基处理方法，对红层软基进行有效的加固处理；对长距离经过红层地区的高速铁路而言，符合铁路设计规范要求的h、B组优质填料缺乏，路堤本体

2、及基床底层的填料不得不考虑就地选用工程性质较差的红层软岩填料(C组)，通过特殊的施工工艺进行必要的加强、加固或改良，以满足高速铁路对路基填筑压实标准的要求；为弥补红层路基基床底层采用红层软岩填料，基床结构的强度相对偏弱的状况，必须对基床表层采取措施进行适当的加强。基于目前我国兴建高速铁路才刚刚起步，特别是在红层地区修建高速铁路的工程经验尤其缺乏。采用红层软岩填料的软基路堤的工后沉降能否满足(200km／h铁路设计规范》控制标准的要求，没有相应的数据可依，有必要结合工程开展科学研究，以指导工程实践。本论文结合我国新建的第一条200km／h客货共线

3、铁路——遂渝铁路的建设，通过现场勘察与土工试验资料的分析，针对红层软岩(土)的不良工程地质特性，以系统控制路基的沉降为主要研究目标，在建立“红层软基路堤结构设计模式的概念模型”基础上，采用理论计算、有限元数值分析、离心模型试验、动态模型试验、现场试验与监测、行车试验与测试等方法相结合的技术路线，深入系统地研究了红层软岩(土)的物理力学性质及其工程特性、红层软弱土的分类及判别标准和方法、红层软基及路堤的沉降控制、红层软岩填料填筑路堤和水泥稳定级配碎石基床表层的施工、软基路堤沉降监测与预测、基床的结构型式及其动态特性等关键技术问题，较准确地预测了软

4、基路堤的工后沉降量，验证了“红层软基路堤结构设计模式”下路基的工后沉降能够满足(200km／h铁路设计暂规》控制标准(工后沉降≤15cm，沉降速率≤4cm／年)的要求，为红层地区修建200km／h客货共线铁路积累了经验。本论文取得的主要成果如下t(1)针对遂渝铁路沿线红层软基较多、优质填料缺乏、合格的级配碎石难找、工后沉降控制严格等特点，通过系统分析软基路堤结构及影响路堤沉降的软弱地基、红层填料、基床结构、施工参数等因素，以系统控制路基沉降为主要目标，首次建立了“红层软基路堤结构设计模式的概念模型”，并通过两个软基路堤试验T成都理工大学博士论文

5、段的深入研究，验证了红层地区软基路堤采用“加强地基+提高压实度的红层软岩填料路堤及基床底层+防水封闭层+水泥稳定级配碎石基床表层”结构设计模式的可行性，软基路堤的工后沉降能够满足设计规范要求，有效地解决了红层软基路堤的沉降控制、红层软岩填料的合理利用、基床的结构型式及其动态特性等关键技术问题。(2)通过大量土工试验，深入研究了红层软岩(土)的物理力学性质及其工程特性。初步揭示了红层软岩(土)的物质组成(以伊利石、蒙脱石等粘土矿物为主)及其亲水性、红层松软土的低强度性和高压缩性、红层软岩的软化、崩解、膨胀性及其作为路基填料在压实系数≥O．93条件

6、下的可用性等：首次建立了红层软弱土的分类及红层松软土的室内试验指标判别标准(天然含水量W<％，天然孔隙比e<1．0，天然直剪强度C<45—1．5由)和综合判别方法。为合理选择粉喷桩、碎石桩复合地基及合理利用红层软岩填料填筑路堤及基床底层提供了科学依据。(3)系统分析研究了红层软基的加固处理方法，确定了浅层软基处理以换填置换法为主，深层软基处理以粉喷桩、碎石桩加土工格栅及砂砾石或碎石垫层的复合地基为主的处理方式；采用理论计算、离心模型试验、有限元数值分析、现场试验与监测等方法，确定了红层软基采用粉喷桩、碎石桩复合地基的设计参数；通过两个软基路堤试

7、验段的实施及沉降的高精度系统观测，证明设计采用粉喷桩、碎石桩加固软弱地基是合理的，有效地控制了软基路堤的工后沉降满足设计要求；采用反演分析法进行沉降监测数据分析，建立了反映红层软基路堤沉降的双曲线经验公式，为红层地区软基路堤的沉降预测提供了借鉴。(4)通过对红层软基复合地基沉降计算方法的对比分析，得出了“采用应力修正法计算的地基沉降与离心模型试验、实测结果基本一致，复合模量法、数值分析计算的结果偏小”的结论，首次提出了“红层软基复合地基的沉降计算应采用应力修正法及桩土应力比取值范围为3～6”的建议。(5)采用有限元数值分析、离心模型试验、现场碾

8、压试验等方法，得出了“压实系数为0．93～0．98时，红层软岩填料填筑路堤本体的工后沉降仅为填高的2％0左右，对软基路堤的沉降影响较小”的结论。首次确