不同数学模型预测方法在大西客专路基沉降监测中的应用

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1、2011年第4期科技交流总第174期不同数学模型预测方法在大西客专路基沉降监测中的应用徐杰(中铁第一勘察设计院集团有限公司线运处西安710043)摘要路基的工后沉降控制是高速铁路建设的重要问题之一．本文在深入分析大西客运专线的路基某断面大量实测数据的基础上，利用不同数学模型分别拟合实测数据，计算结果表明，双曲线模型具有相关系数高、与实际观测数据吻合较好的特性，是最适合本断面沉降趋势预测的方法，对在建和已运营的高速铁路路基沉降预测评估具有一定的参考意义．关键词路基工后沉降预测评估1引言2路基沉降特性及物理意义随着我国铁路交通建设事

2、业的飞速发路基的工后沉降包括地基的沉降和路展，十一五期间已大量修建了时速200—堤的沉降变形，两者在外载荷的作用下，沉350kin的高速铁路，铁路客运专线无砟轨降随时间发展，其变形规律理论上可以通道的建设已全面铺开，相对于有砟轨道，无过土体本构原理进行数值分析来估算，但砟轨道结构的刚度对基础的沉降变形更加是由于固结理论的假定条件和土体在施工敏感，铺轨后元砟轨道的永久变形只能通过程中产生扰动和许多不确定因素的问过调整扣件才能恢复轨道的几何形状，但题，使得路基沉降的实测数据在某种意义扣件的调整值非常有限，因此，只有严格控上较理论计算

3、更为重要，通过大量沉降观制线下工程的沉降量才能保证无砟轨道的测资料的积累，根据已取得的经验模型进正常使用．行预测，可以找出路基沉降过程中具有实在高速铁路线下工程各种构筑物中，际应用价值的变形趋势．路基是承受轨道结构重量和列车载荷的基路堤是采用松散土体材料利用压实机础，也是线路工程中最薄弱最不稳定的环械对其施加机械能量，使土体颗粒重新排节，路基沉降观测对控制铁路工程质量，确列密实，土体在短时间内得到新的结构强保工后沉降满足设计要求至关重要，需要度，包括增强粗粒之间的摩擦和咬合，增加进行沉降变形动态监测系统设计，以指导细粒之间的引力

4、使其成型，以承载上部无施工及确定无砟轨道施工和铺轨时间．砟轨道结构(道床、钢轨和轨枕)和列车高本文结合大西客运专线大量的观测数速动载荷的土工建筑物．据，对路基沉降观测技术进行了深入的研路堤填筑过程是一个逐级加荷的过究，结合不同的数学模型经拟合分析，更加程，随着填土高度逐渐增加，各填筑层既是合理预测沉降趋势，为无砟轨道铺设条件荷载又是受压层．路基在填筑时在自重和评估提供了客观真实数据基础．外动力的作用下，土空隙间的空气先是被压缩，然后是多余的气体和孔隙水被挤出．·49．2011年第4期科技交流总第174期由于固体骨架压密和孔隙结合

5、水之间的摩产生的抗力较大．这一阶段变形量明显表擦力和内聚力不断增大，使得孔隙中贮存现出与填土高度与压缩量呈正相关，路堤的自由水和气体的排除受到障碍，从而使线路走向沉降量大，两侧变形量小．得沉降变形延迟．土的应力变化与变形均(2)固结阶段：随着路堤填筑高度的是时间的函数，土体所显示的特征既不是不断增加，下层土体受上层土载荷越来越完全遵守胡克定律的弹性体，也不是塑性大，土体产生固结变形．体，而是兼具有弹性、塑性和粘滞性的粘弹(3)蠕变阶段：当路基填筑完成，地基塑性体．依据沉降变形发展过程可以分为载荷不再增加时，部分尚未完成的固结继如

6、下三个阶段：续发展，以及由于颗粒之间的调整引起蠕(1)塑性一弹性变形阶段：扰动土在变变形，土体与其他材料的不同之处在于填筑过程中，经过摊铺、洒水、分层碾压而蠕变过程中仍有弹塑性变形存在，沉降将被压缩，塑性变形是主体．随着填土高度的随着时间的推移而缓慢发展，其沉降速率增加，下层土受上层土作用，开始发生弹性逐渐趋近于0．图1为路堤沉降观测元器件压缩变形，此时孔隙结合水和颗粒摩擦力布置图．图1路堤沉降观测元器件布置图月12日填土结束，累计填土高度4．085m，3基于不同数学模型预测的沉降结果观测数据截至2011年7月14日，累计总现阶

7、段工程实践中最为常用的沉降预沉降量一4．77ram，共观测225天．沉降观测方法，在路基施工时，填筑完成后经过3测数据和填土高度一沉降一时间(H—t——6个月恒载或预压，由实测的沉降观测s)曲线如表1和图2．资料通过拟合反演再预测路基沉降量与时选用5种不同数学模型对DK680+间的关系，其中曲线回归法是最成熟的方380断面实测的沉降数据进行拟合，各预法之一，本文选取5种最常用的预测数学测模型表达式如下：双曲线法：模型．以大西客运专线DK680+380断面沉s=-1．88+而者币(3—1)降板观测数据为例进行分析，该断面采用三点法

8、：CFG桩进行地基加固以满足无砟轨道路基S．：6．7052—0．8106e-。舵“(3—2)预测工后沉降量不超过1．5era的要求．从2010年12月1日开始填筑，到2010年12·50·20l1年第4期科技交流总第174期表1断面DK680+380沉降板观测数