【文章內(nèi)容簡介】 ............................................ 40 路基沉降的監(jiān)測內(nèi)容及要求 .............................................................................. 40 沉降觀測基本要求 ....................................................................................... 41 路基沉降監(jiān)測的技術(shù)要求 ........................................................................... 42 合理選擇 觀測設(shè)備。 .......................................................................................... 43 觀測元件埋設(shè)說明 .............................................................................................. 43 沉降觀測操作要求 .............................................................................................. 44 沉降觀測時間、頻率 .......................................................................................... 44 沉降觀測資料的應(yīng)用 .......................................................................................... 45 第 5章 結(jié)論與展望 ........................................................................................................... 47 結(jié)論 ...................................................................................................................... 47 展望 ...................................................................................................................... 47 參考文獻 ............................................................................................................................. 48 致謝 ..................................................................................................................................... 49 博文學院 畢業(yè)論文 1 第 1 章 緒論 選題背景及意義 我國幅員遼闊，鐵路經(jīng)過的地區(qū)比較復雜，路基作為鐵路的重要組成部分，是承受軌道結(jié)構(gòu)重量和列車荷載及各種附加力的基礎(chǔ)， 路基 本體 必須有足夠的強度和一定范圍內(nèi)的變形，所以作為承載高速鐵路的基礎(chǔ) — 路基的設(shè)計 得到越來越廣泛的重視，把路基作為土 工結(jié)構(gòu)物來設(shè)計的理念在路基設(shè)計中逐步得到體 現(xiàn) ,在一般情況 下，路基 給工程帶來的主要難題是沉降變形及其各種處理措施條件下的固結(jié)問題，所以路基沉降變形問題是高速鐵路設(shè)計中所要考慮的主 要 控 制 因素。 為了確保列車安全、平穩(wěn)運行，路基必須具有強度高，剛度大、穩(wěn)定性、耐久性好，不易變形等優(yōu)良特性。隨著我國既有線大面積提速改造及快速鐵路、高速鐵路的修建， 如何解決 路基沉降這個 屢屢出現(xiàn)的問題就被提上日程。 我國鐵 路路基現(xiàn)狀 長期以來，我國新建鐵路沒有把 路基當成土工結(jié)構(gòu)來對待，而普遍冠名為土石方。在“重橋隧，輕路基，重土石方數(shù)量，輕質(zhì)量”的傾向下，路基翻漿冒泥、下沉、邊坡坍滑、滑坡等病害經(jīng)常發(fā)生，使新建鐵路交付運營多年 仍不能達到設(shè)計速度與質(zhì)量，經(jīng)濟效益與社會效益較差。 運營鐵路路基技術(shù)狀態(tài)不佳，強度低，穩(wěn)定性差，嚴重威脅鐵路運輸和安全，已成為鐵路運輸?shù)闹饕∪醐h(huán)節(jié)。如今，全國鐵路網(wǎng)已相繼完成四次提速， 開 發(fā) 了一批最高運行速度為 140～ 160KM/h的“快速列車”。 運營時速為 200KM的秦沈客運專線的建成通車，使我國鐵路 路基設(shè)計施工水平有了較大幅度的提高，極大地促進了路基工程的進步。 黃土 通常將具有以下特性的土稱為黃土；顏色以黃色、褐黃色為主，有時呈灰黃色；顆粒組成以粉粒 (～ )為主，含量一般在 60%以上； 有肉眼可見的大孔隙、較大孔隙，一般在 ；富含碳酸鹽；垂直 節(jié)理發(fā)育。公路工程中，根據(jù)黃土博文學院 畢業(yè)論文 2 沉積年代不同，可將黃土分為新黃土 (如馬蘭黃土 Q Q4)、老黃土 (離石黃土 Q1 Q22)、紅色黃土 (午城黃土 Q1)三類；根據(jù)黃土的濕陷性又分為濕陷性黃土和非濕陷性黃土。 黃土的顆粒 組成會及結(jié)構(gòu) 黃土的顆粒組成以粉粒為主，其含量可 達 50%以上，其中粗粉粒 (～ )含量大于細粉粒 (～ mm)含量 。黃土中的粘粒、細粉粒和腐殖質(zhì)膠體，大部分被膠結(jié)成集?；蚋≡谏傲＜按址哿５谋砻妫蚓奂诖箢w粒間的接觸點處。黃土中的粉粒和集粒共同構(gòu)成了支承結(jié)構(gòu)的骨架，較大的砂粒 “浸”在結(jié)構(gòu)體中 由于其排列比較疏松，接觸連接點少，構(gòu)成了一定數(shù)量的架空孔 在結(jié)構(gòu)體中， 而在接觸連接處沒有或只有少量的膠結(jié)物質(zhì)。常見的膠結(jié)物質(zhì)有聚集在連接點處的粘粒，易溶鹽及沉積在該處的 CaCO MgCO3等。 研究表明 ，黃土的粉粒含量越大，其孔隙比越大，干密度越小，其濕陷性越明顯。 粘粒的存在對濕陷性有抑制作用，當粘粒含量大于 30％ 時 ，濕陷性幾乎減弱到不復存在，當然這與粘粒的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及分布有關(guān)。 在顆粒大小中，小于 陷 性的影響更加明 顯 。 黃土的多孔性 黃土中的孔隙，呈垂直或傾斜的管狀，以垂直為主，上、 下貫通，其內(nèi)壁附有白色的膠結(jié)物，一般為 CaCO3,這種膠結(jié)對黃土起著加固 作用。 一般將黃土的孔隙分為以下三類：①大孔隙，直徑約 ～ ，肉眼就可辯識；②細孔隙，是架空結(jié)構(gòu)中大顆粒的粒間 孔隙，肉眼看不見，可在放大鏡下觀察到：③毛細孔隙 ，由大顆粒與附在其表面上的小顆粒所形成的粒間孔隙，肉眼更看 不見。由這三種孔隙形成了黃土的高孔隙性，故又將黃土稱為“大孔隙土 ”。 黃土孔隙率一般在 35％ ～ 60％ 之間，有沿著深度逐漸減小的 趨勢；在地理位置上，自東向西，自南向北，黃土孔隙率有增大的規(guī)律。 一般認為黃土的孔隙是引起黃土濕陷的主要原因，但有資料表明壓實黃土仍存在大孔隙，也具有濕陷性 ，表明這不是黃土濕陷的根本原因，但它為黃土濕陷提供了足夠的空間 【 1】 。 黃土的濕陷性與變形特 性 濕陷 性是指土 在自重或附加應(yīng)力與自重共同作用下受水浸濕后產(chǎn)生急劇而大量的下沉。 浸水濕陷只在士體自重作用下產(chǎn)生的黃土稱為自重濕陷性黃土 ， 而浸 水濕陷在土體自重與附加應(yīng)力共同下產(chǎn)生的黃土稱為非自重濕陷性黃土。 根 據(jù)自重濕陷量與總濕陷量可對濕陷性場地進行濕陷等級與濕陷類型劃分。 非自重濕陷性場地的濕陷起博文學院 畢業(yè)論文 3 始壓力一般大于土的飽和自重壓力，濕陷敏感性較弱，濕陷性事故較少，自重濕陷性場地的濕陷起始壓力小于其上覆土的飽和自重壓力，濕陷敏感性較強，濕陷性事故多 。 黃土與其它粘土的區(qū)別在于黃土對含水量的變化極為敏感，含水量的高低嚴重影響 土的濕陷性和承載力的高低，含水量低時，土的濕陷性強烈，但承載力卻很高，隨著含水量的增 加，土的濕陷性逐漸減弱，承載力隨之急劇下降，而壓縮性卻得以提高。根據(jù)大量土樣的試驗資料統(tǒng)計結(jié)果表明，黃土的濕陷性與飽和度成直線反比關(guān)系，見表 ll， 即飽和度愈低，土的濕陷性愈強，土的濕陷性隨著飽和度的增大而降低。 表 11 飽和度 Sr與濕陷系數(shù) 6s的關(guān)系 飽和度 Sr (％ ) 濕陷系數(shù) ?s 范圍 濕陷系數(shù) ?s 中值 ＜ 30 ～ 30～ 40 ～ 40～ 50 ～ 50～ 60 ＜ ～ 60～ 70 0～ ＞ 70 0～ ?s ＞ % 黃土的壓縮性反映黃土地基在外荷載作用下產(chǎn)生壓縮變形的大小，主要取 決于土的密實程度和含水量，三者的關(guān)系見表 l2。 表 12 黃土變形模量與含水量和孔隙比的關(guān)系 土類 含水量（ %） 孔隙率（ %） 變形模量 （ Mpa） 黃土 10～ 17 47～ 48 ～ 6～ 8 46～ 48 ～ 8～ 14 47～ 49 ～ 黃土狀粉質(zhì)粘土 12～ 18 43～ 45 ～ 22～ 25 45～ 48 ～ 25～ 30 40～ 45 ～ 黃土的結(jié)構(gòu)性問題 結(jié)構(gòu)性應(yīng)該是描述土物理本質(zhì)中比粒度、密度、濕度 重要的一個側(cè)面。 它 的 重要性早為太沙基所指出，也早為一系列學者所重視。 如果說結(jié)構(gòu)性對任何土 都是 重 要的，那么，對黃土就更是不可 避 免 的，具有更大的意義。研究黃土的結(jié)構(gòu) 性 及其在力和水作用下的變化規(guī)律對整個土力學研究的對象都會有很大的輻射 作 用。 博文學院 畢業(yè)論文 4 目前，將黃土受力、水作用后結(jié)構(gòu)由損傷到破壞作定量描述的固體力學方 法 ， 因其可以回避在尋求獨立表示土結(jié)構(gòu)性參數(shù)上的困難，使結(jié)構(gòu)性 關(guān)系 的 建立出現(xiàn)了新的跳 躍。但它仍然遇到了建立不同濕密狀念土在受到外力作用 過程中損傷變量正確表述的困難．顯然，如果能夠找到一 個能合理反映土的結(jié)構(gòu)性及其隨水與力的作用而變化的土結(jié)構(gòu)性參數(shù)，無疑會使問題的解決更加直觀、更加靈活，會使土力學的參數(shù)體 系更加完善．文獻中關(guān)于綜合結(jié)構(gòu)勢這一新指標的提出及對其合理性、靈敏性、穩(wěn)定性與普遍性的檢驗的相關(guān)研究表明： (1)黃土的結(jié)構(gòu)可視為一個由單粒、集粒或凝塊等骨架單元共同形成的空間結(jié)構(gòu)體系．它的單元形態(tài) (單粒的礦物碎屑與集?；蚰龎K )確定了力的傳遞性能和土的變形性質(zhì)，它的連接方式 (點接觸、面接觸 )確定了土的結(jié)構(gòu)強度，它的排列方式 (大孔隙、架空孔隙、粒間孔隙 )確定了土的穩(wěn)定性．單粒點接觸、架空孔隙占優(yōu)勢的結(jié)構(gòu)，濕陷性大；集?；蚰龎K，面接觸、粒間孔隙占優(yōu)勢的結(jié)構(gòu)，濕陷性?。? (2)黃土結(jié)構(gòu)性的研究，應(yīng) 既注意揭示土顆粒排列的幾何特征 (以孔隙分布特征最為敏感 )，又注意揭示土顆粒聯(lián)結(jié) (物理的和化學的， 而以化學的為最敏感 )的力學特征，同時將結(jié)構(gòu)與組成 相結(jié)合，探討黃土的非均質(zhì)性，各向異性． (3)從黃土力學的觀點來看，結(jié)構(gòu)性研究的根本目的在于揭示結(jié)構(gòu)性對土力學行為的影響及內(nèi)在聯(lián)系，因此，將土的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀力學行為相結(jié)合是一條正確的研究途徑． (4)黃土的結(jié)構(gòu)性問題在其結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)沒有遭到破壞以前表現(xiàn)為它維持結(jié)構(gòu)可穩(wěn)性的能力，它和顆粒聯(lián)結(jié)的特性與穩(wěn)定性有關(guān)；在結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)遭到破壞以后 表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)可變性的能力，它和顆粒的排 列 特性與均勻性有關(guān)． 第 2章 路基沉降 的原因及影響 路基沉降 路基裸露在自然界中，整個路基經(jīng)常受到自重、列車荷載和各種自然因素的作用。由于水、溫度和各種荷載的作用，路基的各部分將產(chǎn)生可恢復和不可恢復的變形，那些不能恢復的變形，將引起路基標高和 邊坡坡度、形狀的改變，甚至造成土體位移和路基橫斷面幾何形狀的改變，危及路基及其各組成部分的完整和穩(wěn)定，形成路基的危害 路基沉降的原因 博文學院 畢業(yè)論文 5 路基填土壓實度不足 由于壓實度不足，往往導致填方路基的不均勻沉降變形，路基兩側(cè)出現(xiàn)縱向裂縫，路基土體壓 實度不足的主要原因有以下幾點 : (1)施工受實際條件的限制。路基施工時，天氣太干燥，局部路堤填料粘土土塊粉碎不足致使路基壓實度不均勻 。暗埋式構(gòu)造物處因構(gòu)造物長度限制使路基邊緣不能超寬碾壓，致使路基邊緣壓實度不夠 。某些加減速車道與行車道沒有同步施工，當拼接處理得不好時，其拼接處也會產(chǎn)生壓實度不足的情況。 (2)考慮到施工安全和進度，使得壓力或壓力作用時間不足，路基壓實不充分，致使路基壓實度達不到規(guī)范要求。 (3)由于填方土體的最佳含水量控制不好，壓實效果達不到規(guī)范要求。 (4)在填方路堤施工中，當路堤施工到一 定高度以后，路堤邊緣