【正文】 為25%。而在軸間距為4m甚至更大時,在基床表層1m內(nèi)與單軸數(shù)量和行車速度有關(guān),最大應(yīng)力僅產(chǎn)生于兩個轉(zhuǎn)向架間,作用頻率減少為表層的1/,作用頻率更加減少為車廂的個數(shù).表25 不同軸距時基床面應(yīng)力狀態(tài)Lo(m)Q0/Qmaxσ0/σmax在火車行速(km/h)時基頂面最大應(yīng)力的重復(fù)頻率(赫茲)2570100150 基床應(yīng)力狀態(tài)計算根據(jù)上述計算指標(biāo)，如果列車速度按70Km/h計算。，（）埋深距枕底1米處軌下應(yīng)力計算如下：＝＋10670000米/h=+= =e(hiho) =＝ 同理可計算出離基床底不同深度動應(yīng)力值見下表26。表26 基床內(nèi)鋼軌下不同深度動應(yīng)力和靜載應(yīng)力值應(yīng)力類型路基面深度動應(yīng)力(KPa)靜載及土自最應(yīng)力（KPA）動應(yīng)力／靜應(yīng)力動靜總值加應(yīng)力KPn軌道重土自重合重00注：I級次重型線路火車時70Km/h。從表中看出動應(yīng)力對基床土作用力隨深度衰減很快，在基床面下1米內(nèi)影響最大，%左右。從表列數(shù)據(jù)還看出，根據(jù)不均勻系數(shù)又可算出。這可看出，地基強度不是翻漿冒泥產(chǎn)生的根本原因。應(yīng)該說土的親水性是病害的主要原因。 翻漿冒泥的分類及病害產(chǎn)生機理 翻漿冒泥概念 翻漿冒泥為一種基床病害的統(tǒng)稱，實質(zhì)上它是以翻漿和冒泥兩種病害形式在線路上出現(xiàn)。翻漿是由含一定量細(xì)小粉粒、粘粒以及少量沙粒的土與水組成膠態(tài)或液態(tài)的泥漿，在動力作用下發(fā)生翻冒的現(xiàn)象。冒泥即是粘性土含水量達到一定程度時，發(fā)生軟化、形成處于塑性狀態(tài)的軟泥，在列車重復(fù)荷載和振動作用下，軟泥受壓向四周擠出滑動，而順著弧形槽底向路肩、道心以及枕木盒內(nèi)上翻，擠出的現(xiàn)象。翻漿和冒泥兩種基床病害雖然表現(xiàn)形式不同，但其構(gòu)成的條件和形成后對線路的危害情況以及整治的方法大致相同，故現(xiàn)場習(xí)慣把翻漿和冒泥統(tǒng)稱為翻漿冒泥。 翻漿冒泥分類翻漿冒泥，按照病害的性質(zhì)、特征和形成的條件，以及從泥漿產(chǎn)生的部位和泥漿補給的條件，分為道床翻漿和基床翻漿兩大類型。（一）道床翻漿在列車經(jīng)過時碎石道碴互相摩擦或搗固時石碴摩擦，產(chǎn)生大量石粉，在水的存在條件下，由于列車頻繁的振動抽吸作用，在道床內(nèi)形成稀泥漿，列車經(jīng)過時，泥漿被擠壓抽吸翻冒的現(xiàn)象，稱為道床翻漿。其特征為：翻漿現(xiàn)象僅發(fā)生在道床內(nèi)，通常不侵入路基面。翻出的泥漿與路基面土質(zhì)不同，翻出的泥漿和開挖時看到的泥漿均為道碴色。雨季時翻漿嚴(yán)重，晴天干燥狀態(tài)時，泥漿和石碴膠結(jié)在一起成堅硬的泥碴混結(jié)層，俗稱板結(jié)層，使道床失去彈性。接頭部分由于受到列車沖擊力和抽吸作用較大，經(jīng)常表現(xiàn)得比較嚴(yán)重。道床翻漿的根源是道床不潔，而道床不潔的主要原因為：一是道床使用了花崗巖和石灰?guī)r兩種巖性的道碴，由于石灰石性脆、彈性小，在列車經(jīng)過時，碎石道碴互相摩擦產(chǎn)生大量石粉，污染道床。二是行人過道等帶入泥土污染道床。（二）基床翻漿冒泥所謂基床翻漿冒泥是指粘土、粉土質(zhì)土層和風(fēng)化軟質(zhì)巖層，受地表水和地下水影響而軟化以致泥化，在列車重復(fù)荷載作用下形成泥漿，通過道床翻冒的現(xiàn)象。根據(jù)地層巖性、水文地質(zhì)情況、泥漿補給條件和產(chǎn)生泥漿的原因，基床翻漿冒泥又可分為兩種：土質(zhì)基床翻漿冒泥粘土、粉土質(zhì)土被地表水或地下水浸潤軟化以及泥化，在列車重復(fù)動力作用下，基面形成泥漿，通過道床翻冒的現(xiàn)象。風(fēng)化石質(zhì)基面翻漿冒泥風(fēng)化石質(zhì)基面受地表水或地下水長期浸潤軟化以致泥化，在列車重復(fù)動力作用下，基面形成泥漿，通過道床翻冒的現(xiàn)象。形成風(fēng)化石質(zhì)基床翻漿冒泥病害最根本的條件是巖性。基床翻漿冒泥的特征有：a. 翻漿從路基面開始，逐漸侵入道床以至枕木底部，嚴(yán)重的在枕木面上也泛濫泥漿。b. 基床存在深淺不等的道碴陷槽時，由于積水，其表層土壤便成漿泥或成塑性狀態(tài)稠泥，整個道床呈泥碴混合體。c. 在道碴孔隙間可以清楚地看到泥漿上冒的途徑痕跡，當(dāng)列車行進時，看到泥漿從通路孔隙中噴出，冒出泥漿的顏色基本上與路基面土壤相同，有時比路基面土壤稍深一些。d. 雨季開始，翻漿首先在鋼軌接頭處出現(xiàn)，隨著雨季的延續(xù)，迅速地蔓延至鋼軌的其余部分，雨季過后翻漿程度逐漸減輕。e. 風(fēng)化石質(zhì)基面翻漿與土質(zhì)基面翻漿大致相同，但路基面一般無道碴陷槽。實際上，道床翻漿發(fā)展的結(jié)果會引起基面翻漿冒泥。同樣，基面翻漿冒泥的結(jié)果更會產(chǎn)生道床翻漿，兩種翻漿是相互影響，道床翻漿和基床翻漿冒泥呈復(fù)合狀態(tài)出現(xiàn)的。因此，在實際進行分類時，必須結(jié)合具體情況加以分析。 翻漿冒泥的原因分析翻漿冒泥病害的產(chǎn)生，首先取決于地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，其次決定于氣候條件和動力因素。但是產(chǎn)生翻漿冒泥的原因是較復(fù)雜的，往往是以一個或幾個條件起決定作用，而其他因素是影響因素。下面從幾個方面加以敘述。（一）、翻漿冒泥地段的巖土的工程地質(zhì)特征為研究翻漿冒泥，首先要分析翻漿地段的土樣，安康地區(qū)土質(zhì)物理、力學(xué)及化學(xué)分析結(jié)果如表27。表2－7 西鄉(xiāng)、安康兩地區(qū)裂土性質(zhì)對比表地 區(qū) 性 質(zhì) 西 鄉(xiāng)安 康物理、水理性質(zhì)顆粒成份砂粒2~~~~~~粘粒~~51塑性液限WL(%)~~塑限WP(%)~~塑性指數(shù)IP~~天然含水量(%)~~自由膨脹率(%)30~6841~103力學(xué)性質(zhì)直剪峰值C (Kpa)16~7418~55φ (度)11~34~三軸強度C (Kpa)50~24020~950φ (度)7~19~32殘余強度C (Kpa)12~3325~φ (度)~~化學(xué)性質(zhì)蒙脫石有效含量(%)~~比表面積(m2/g)~~吸附陽離子總量(me/100g)~~PH~——基床的巖土工程地質(zhì)特性與翻漿冒泥有直接的關(guān)系，它是基面形成翻漿冒泥的內(nèi)因。眾所周知，透水性差的粘土和粉土很容易產(chǎn)生翻漿冒泥。這是由于粘土具有顆粒細(xì)小、透水性差、含水量高、承載力低、抗剪強度低、穩(wěn)定性差等特性。容易使基床面土壤形成泥漿，在動力的作用下產(chǎn)生翻漿冒泥。下面就從土的礦物成分、顆粒組成、土的可塑性、土的滲透性加以說明。礦物成分土的礦物成分決定了土的物理力學(xué)性質(zhì)。土的礦物成分不同，其性質(zhì)就有顯著的區(qū)別，風(fēng)化形成的次生礦物和原生礦物的物理力學(xué)、水理性質(zhì)有顯著的改變。在土的礦物成分中，粘土礦物的性質(zhì)對翻漿冒泥的形成有較大的影響。粘土礦物主要由高嶺土、伊利石、蒙脫石組成。經(jīng)調(diào)查研究表明：蒙脫石、伊利石含量較多的土是產(chǎn)生翻漿冒泥的重要因素之一，這是由于它的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)特性所決定。粘土礦物是由原生硅酸鹽類經(jīng)水解作用而形成的次生硅酸鹽礦物，具層狀或鏈狀晶體結(jié)構(gòu)，外形多呈片狀，且含有不同數(shù)量的水。絕大多數(shù)粘土礦物都是晶質(zhì)的，其晶胞的基本構(gòu)造單元是硅氧四面體和鋁氫氧八面體層。見圖2－5。a．硅氧四面體b．鋁氫氧八面體圖2－5 粘土礦物晶體基本構(gòu)造單元不同類型的粘土礦物都是由這種硅氧四面體層和鋁氫氧八面體層相互疊置而成，其結(jié)構(gòu)特性如下：（1）高嶺石，高嶺石晶胞是由一層硅氧四面體網(wǎng)格和一層八面體網(wǎng)格疊置而成，為兩層型粘土礦物，其結(jié)構(gòu)見圖2－6。圖2－6 高嶺石結(jié)晶結(jié)構(gòu)示意圖四面體層頂端向下通過公共氧離子與八面體聯(lián)結(jié)，晶胞的上部基面由氧組成，而下部為氫氧根，因此晶胞基面間為O－OH氫鍵聯(lián)結(jié)，氫鍵使得晶胞間的聯(lián)結(jié)較為牢固，晶格不能活動，所以高嶺石是一種較穩(wěn)定的粘土礦物，具有堅固的不活動格架，在浸水時格架中的晶胞的距離保持不變，因含有大量細(xì)微分散狀態(tài)的粘土，因顆粒細(xì)小，具有一定親水性。（2）蒙脫石：蒙脫石晶胞是由兩層硅氧四面體網(wǎng)格中夾一層鋁氫氧八面體網(wǎng)格構(gòu)成，為三層型粘土礦物，其結(jié)構(gòu)見圖2－7。圖2－7 蒙脫石結(jié)晶結(jié)構(gòu)示意圖四面體頂端指向八面體層，并通過共用氧（O）與之結(jié)合，蒙脫石的晶胞基面全由氧（O）組成，晶胞間為O－O接觸，彼此間靠分子間相互作用力聯(lián)結(jié)，晶胞間連結(jié)很不牢固，極性水分子或其他極性水化離子容易進入其間，使晶胞間距增大，當(dāng)進入水分子很多時，使相鄰晶胞完全失去聯(lián)結(jié)力而相互分離，形成更細(xì)小的顆粒，由此可見，蒙脫石較其它的粘土礦物親水性強，具有極大的可塑性，在水中有相當(dāng)大的膨脹性和吸水性，因而極易產(chǎn)生翻漿冒泥。（3）伊利石：伊利石也為三層型粘土礦物，與蒙脫石不同的是類質(zhì)同象替代主要發(fā)生在四面體中，其中Si被Fe、Al所替代，剩余電荷較多，且接近基面，因此有利于在相鄰晶胞之間吸附更多陽離子以補償正電荷之不足，這些被吸附的陽離子主要是K＋離子，它起著加強晶胞間聯(lián)結(jié)的作用，從而使晶格的活動性較蒙脫石類礦物低得多。伊利石為主的粘土礦物具有中等偏高的親水性、可塑性、膨脹性與吸水性，比較容易產(chǎn)生翻漿冒泥。（4）細(xì)小的粘土顆粒均帶有電荷，在水介質(zhì)中產(chǎn)生離子交換，使土粒周圍形成增厚的擴散層，且因顆粒小、比表面積大，因此粘土細(xì)顆粒的離子置換性促使土的膨脹性、崩解性增強、透水性降低、塑性增大。當(dāng)土的含水量增大時，這一因素的影響更加強烈。蒙脫石的離子轉(zhuǎn)換能力最強，伊利石次之，高嶺土最小，由此可知，只要有水的影響，這類土就可能產(chǎn)生翻漿冒泥。（5）由于膠體性和離子轉(zhuǎn)換能力強，粘土礦物中的蒙脫石、伊利石有很強的親水性。易吸水，又很難將水排除，從而引起翻漿冒泥加劇。（6）當(dāng)土中有膠體顆粒時，即使膠體顆粒不多，只要有適當(dāng)條件，使土的含水量達到塑性狀態(tài)，在列車動荷載作用下，即液化呈流動狀態(tài)，這一特性稱為觸變。正由于這個原因，許多翻漿冒泥地段土（石）的含水量僅達到塑性狀態(tài)即產(chǎn)生翻漿冒泥，且難以根除。 土的顆粒組成一般來說，砂粘土、粉土和粘土以及風(fēng)化嚴(yán)重的軟巖基床產(chǎn)生病害較多。經(jīng)研究表明：一般粘土顆粒在30%以上，和含粉土顆粒在35%以上，特別是含粉土顆粒在40%以上時，最易引起翻漿冒泥病害產(chǎn)生。這主要是因為含粉粒、粘粒多的土，滲透性差，容易在基床面形成泥漿，而引起翻漿冒泥。土的可塑性 一般分析認(rèn)為：液限含水量和塑性指數(shù)能很好地反映出土的親水性大小。我們平時說的粘土、砂粘土，塑性指數(shù)在12以上都易產(chǎn)生翻漿冒泥。 （二）水是產(chǎn)生翻漿冒泥極為重要的條件幾乎所有的路基病害都是直接或間接受到水的影響所造成的。要了解水在翻漿冒泥病害中作用，首先應(yīng)對水在巖石和土壤中的存在形式有比較全面的認(rèn)識。根據(jù)水所處地層的位置和來源，可分為地表水和地下水，他們的存在，也是造成翻漿冒泥的主要條件之一。在調(diào)查中我們發(fā)現(xiàn)，在該段中地下水的埋深較大。引起該段翻漿冒泥的水的來源主要是地表水。土中水的分類是以水分子的活動能力的大小為主要依據(jù)的。土中的水可分為結(jié)合水和自由水，結(jié)合水又分為強結(jié)合水、弱結(jié)合水；自由水又分為重力水和毛細(xì)水，重力水存在于土的孔隙中，是只受重力作用控制的普通液體水。在天然狀態(tài)下，上述幾種水在土中是共存的，它們之間一般沒有明顯的界限，而且在巖土中不停地相互作用，從一種形式轉(zhuǎn)變成另一種形式，并改變著土壤的性質(zhì)，其中以自由水所起的作用最為顯著。要說明水對基床面翻漿冒泥所起的作用，必須要了解水與翻漿冒泥的相關(guān)特性，現(xiàn)分述如下：土的滲透性和濕化、軟化作用土孔隙中的自由水在重力作用下，能通過土體的性能稱為水的滲透性，水的滲透速度主要決定于土的顆粒組成與密實程度，在其他條件相同的情況下，速度與壓力差成正比。砂的滲透速度大致與其顆粒的平均粒徑的平方成正比。在黏性土中，水常向著濕度小的方向沿著毛細(xì)孔移動，當(dāng)土浸于水中時即可失去黏結(jié)性，并失去抗壓能力，形成濕化現(xiàn)象，土的膠結(jié)性被破壞，從而使土體產(chǎn)生軟化。特別是粘土，由于濕化軟化作用而常呈塑性狀態(tài)或流動狀態(tài)，在列車動力的重復(fù)拍擊抽吸作用下，泥漿便向上翻冒，所以水對翻漿冒泥首要的作用是濕化和軟化土體，而水的濕化和軟化與水的滲透特性有因果關(guān)系，它為翻漿冒泥創(chuàng)造了條件。 土的毛細(xì)性和毛細(xì)作用在該段范圍內(nèi)，由于地下水埋藏較深，毛細(xì)水對路基面的作用幾乎可以忽略，主要是由于地表水下滲潤濕基床面，使其處于軟塑狀態(tài)，為翻漿冒泥創(chuàng)造條件。水的極性和介質(zhì)作用水分子是極性分子，在水分子中，兩個氫原子位于等腰三角形的底角，而一個氧原子位于頂角，彼此以共價鍵相連。整個水分子是中性的，但它的一端顯示正電荷，另一端顯示負(fù)電荷，遇到電場作用，水分子就作定向排列，這就是水分子的極化。當(dāng)水中存在電解質(zhì)的離子時，水分子圍繞著離子定向排列，從而出現(xiàn)離子的水化現(xiàn)象。由于粘土顆粒晶體表面主要分布著陰性離子，這就使粘土顆粒整體成為帶負(fù)電荷體，在其電場引力影響范圍內(nèi)使水分子定向排列，并保持在土粒近旁。同時也把水化了的鈉、鉀和鈣離子吸引在自己周圍，從而在粘土顆粒表面形成由強結(jié)合水和弱結(jié)合水組成的水化膜，這種情況為土的液化開辟了道路。（三）列車反復(fù)的動力作用除了上述因素之外，外界的動力作用也是引起翻漿冒泥的不可缺少的因素，這是因為：沒有動力作用，泥土很難形成泥漿，即使成了泥漿，也不會向上翻冒。因此動力作用是引起翻漿冒泥不可缺少的條件之一。列車在線路上運行時，作用在軌道上的力大致可分為垂直、橫向和縱向三個方向，然而對路基面來講，影響最大的力為重復(fù)、周期性的垂直力。如果地基土中有水存在，在這種重復(fù)、周期性的垂直力作用下，黏性土?xí)l(fā)生觸變作用，使土壤液化，這對于成漿起著極為重要的作用。同時在重復(fù)、周期性的垂直力作用下，軌枕底面對道床和路基面的真空抽吸作用加劇