【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 陷敏感性較強(qiáng)，濕陷性事故多 。 黃土與其它粘土的區(qū)別在于黃土對(duì)含水量的變化極為敏感，含水量的高低嚴(yán)重影響 土的濕陷性和承載力的高低，含水量低時(shí)，土的濕陷性強(qiáng)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(yàn)資料統(tǒng)計(jì)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(qiáng)，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(shí)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(gè)側(cè)面。 它 的 重要性早為太沙基所指出，也早為一系列學(xué)者所重視。 如果說結(jié)構(gòu)性對(duì)任何土 都是 重 要的，那么，對(duì)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(duì)整個(gè)土力學(xué)研究的對(duì)象都會(huì)有很大的輻射 作 用。 鐵道工程技術(shù) 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(xué)方 法 ， 因其可以回避在尋求獨(dú)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(gè)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(huì)使問題的解決更加直觀、更加靈活，會(huì)使土力學(xué)的參數(shù)體 系更加完善．文獻(xiàn)中關(guān)于綜合結(jié)構(gòu)勢(shì)這一新指標(biāo)的提出及對(duì)其合理性、靈敏性、穩(wěn)定性與普遍性的檢驗(yàn)的相關(guān)研究表明： (1)黃土的結(jié)構(gòu)可視為一個(gè)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(diǎn)接觸、面接觸 )確定了土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(diǎn)接觸、架空孔隙占優(yōu)勢(shì)的結(jié)構(gòu)，濕陷性大；集?；蚰龎K，面接觸、粒間孔隙占優(yōu)勢(shì)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(xué)的， 而以化學(xué)的為最敏感 )的力學(xué)特征，同時(shí)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(xué)的觀點(diǎn)來看，結(jié)構(gòu)性研究的根本目的在于揭示結(jié)構(gòu)性對(duì)土力學(xué)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(xué)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(gè)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(fù)和不可恢復(fù)的變形，那些不能恢復(fù)的變形，將引起路基標(biāo)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 鐵道工程技術(shù) 畢業(yè)論文 5 路基填土壓實(shí)度不足 由于壓實(shí)度不足，往往導(dǎo)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(shí)度不足的主要原因有以下幾點(diǎn) : (1)施工受實(shí)際條件的限制。路基施工時(shí)，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(shí)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(shí)度不夠 。某些加減速車道與行車道沒有同步施工，當(dāng)拼接處理得不好時(shí)，其拼接處也會(huì)產(chǎn)生壓實(shí)度不足的情況。 (2)考慮到施工安全和進(jìn)度，使得壓力或壓力作用時(shí)間不足，路基壓實(shí)不充分，致使路基壓實(shí)度達(dá)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(shí)效果達(dá)不到規(guī)范要求。 (4)在填方路堤施工中，當(dāng)路堤施工到一 定高度以后，路堤邊緣土體往往存在壓實(shí)度不足問題，對(duì)于較高的填方路基，通常都要做相應(yīng)的處治。 填方土體壓實(shí)度不足，其結(jié)果是土體前期固結(jié)壓力小于自重應(yīng)力和各種附加應(yīng)力之和，在自重作用下就會(huì)發(fā)生沉降變形，這些附加應(yīng)力主要來自以下幾個(gè)方面 :①車載，尤其超載情況 。②含水量變化造成土體容重的改變 。③地下水位升降而導(dǎo)致浮力作用改變 。④土體飽和度改變，引起負(fù)孔隙水壓力改變。這些附加應(yīng)力引起土體中有效應(yīng)力改變，從而導(dǎo)致土體發(fā)生壓縮變形。 路堤填料不均勻，控制不當(dāng) 在公路施工過程中，對(duì)填 料、級(jí)配很難得到有效的控 制，填料常常是開挖路塹、隧道掘進(jìn)產(chǎn)生的 方 法 ，這些填料性質(zhì)差異大、級(jí)配也相差很遠(yuǎn)。一方面，在施工過程中，如果分層碾壓厚度過大，小顆粒填料和軟弱物質(zhì)很難得到有效壓實(shí)，在荷載的長期作用下，回填料會(huì)產(chǎn)生不協(xié)調(diào)沉降變形，路面會(huì)產(chǎn)生局部沉陷，剛性路面還可能產(chǎn)生裂紋。另一方面，由于回填料的性質(zhì)不一樣，特別是有的回填料具有膨脹性，在路基排水系統(tǒng)局部失效后，水的滲入會(huì)使路面局部隆起，影響行車舒適度，嚴(yán)重的會(huì)使路面破壞。 地下水的影響 在地下水的交替作用下 ,路基土體內(nèi)含水量反復(fù)變化 ,土體容重在一定范圍內(nèi)波動(dòng) ,更 為重要的是由毛細(xì)管張力引起的負(fù)孔隙水壓力可以達(dá)到相當(dāng)?shù)臄?shù)值 ,再加上水的軟化、潤滑效應(yīng) ,可以使土體產(chǎn)生沉降變形。路基或地基中地下水的動(dòng)態(tài)特征對(duì)路基不均勻沉降影響很大，路堤及其地基中的地下水主要補(bǔ)給來源有 3 種類型，即地下水側(cè)向補(bǔ)給、降雨補(bǔ)給、地表水側(cè)向補(bǔ)給。其動(dòng)態(tài)變化及潛蝕作用影響到土體中的有效應(yīng)力分布、土體的結(jié)構(gòu)特征和土體強(qiáng)度從而導(dǎo)致路基的不均勻沉降。 鐵道工程技術(shù) 畢業(yè)論文 6 路基不均勻沉降的影響和危害 路 基不均勻沉降對(duì)鋪軌施工的影 響 路基不均勻沉降會(huì)增加施工難度和施工強(qiáng)度，在鋪軌時(shí)需要再度調(diào)整路基整體的高度使其 達(dá)到統(tǒng)一，因扣減可調(diào)整量很小并要預(yù)先填高一定量為工后沉降留有空間以便達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，還要考慮未來行車后各不同時(shí)間段各路段不同土質(zhì)以及路橋過渡段不同沉降量。 路基對(duì)稱將對(duì)高鐵運(yùn)營的危害 路基是路面的基礎(chǔ) ,路基不均勻沉降必然會(huì)引起路面的不平整 ,導(dǎo)致路面產(chǎn)生許多病害 ,主要表現(xiàn)為坑凹、起拱、波浪、接縫臺(tái)階、碾壓車轍、橋頭或涵洞兩端路面沉降、橋梁伸縮縫的跳車等 ,破壞了線路平順通暢，不僅難以滿足客運(yùn)專線高速行駛的要求 ,而且還會(huì)加大運(yùn)輸成本 ,增加運(yùn)輸時(shí)間 ,增加養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用，減少使用壽命，降低社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，降低旅 客舒適度，危及行車安全等。 影響路基沉降的因素 影響沉降穩(wěn)定的自然因素 地形 地形不僅影響路線的選定與線形設(shè)計(jì)．也影響到路基設(shè)計(jì)。平原、丘陵、山嶺各區(qū)地勢(shì)不同，各區(qū)的水和溫度的情況也不相同。平原區(qū)地勢(shì)平坦，地面水易于積聚，地下水水位較高，因此路基需要保持一定的最小填土高度，力求不低于自然區(qū)劃和土質(zhì)所規(guī)定的臨界高度：丘陵區(qū)地勢(shì)起伏，山嶺區(qū)地勢(shì)陡峭。如果排水設(shè)計(jì)不當(dāng)，或地質(zhì)情況不良，易降低路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，出現(xiàn)水毀、邊坡坍方、路堤沿山坡的滑動(dòng)等 壞現(xiàn)象。 氣候 氣候條件，如氣溫、降水、濕度、冰凍深度、日照、年蒸發(fā)量、風(fēng)向和風(fēng)力等，都影響路基水溫情況。在一年之中．氣候有季節(jié)性的變化，因此路基水溫情況也隨之變化。氣候還受地形的影響，例如山頂與山腳、山南與山北，就有所不同。即所謂“小區(qū)地形與小區(qū)氣候”． 因此路基水溫情況也有所差異。 大氣的溫度變化使路基的溫度也發(fā)生相應(yīng)的變化．并造成土基內(nèi)不同深度處溫度出現(xiàn)差異。在溫度差的影響下，土基中的水分以液態(tài)或氣態(tài)由熱處向冷處轉(zhuǎn)移，并積聚或凝結(jié)在該處。從而使土基中的鐵道工程技術(shù) 畢業(yè)論文 7 濕度分布發(fā)生變化．特別是在季節(jié)性冰凍地區(qū)，濕度積聚現(xiàn)象更為嚴(yán)重 。 水文地質(zhì) 水文條件指地面徑流、河流洪水位、常水位及其排泄條件、有無積水和積水期的長短以及河岸的沖刷和淤積情況等。水文地質(zhì)條件指地下水位、地下水移動(dòng)情況、有無泉水、層間水等。所有這些。都會(huì)影響路基的穩(wěn)定性，如處理不當(dāng)，往往會(huì)導(dǎo)致路基出現(xiàn)各種病害 影響沉降穩(wěn)定的人為因素 荷載作用 作用于路基的荷載有路面路基的自重 (靜載 )和機(jī)車的輪重 (動(dòng)載 )。靜載在土基內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力隨深度的增加而增加；相反，動(dòng)載在土基內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力隨深度的增加而減少。且車型不同．動(dòng)載在土基內(nèi)部的應(yīng)力作用 深度也不相同。隨著交通運(yùn)輸?shù)呐畈l(fā)展，交通量逐年增長，在很大程度上影響路基的穩(wěn)定性。 施工方法 正確的施工方法也是保證路基穩(wěn)定性的重要因素。就土質(zhì)路堤而言，既要選擇良好的土填筑路基，同時(shí)還要選用正確的填筑方法和合適的施工機(jī)械。通常采用水平分層填筑法自下而上逐層填筑，并在土的含水量控制于最佳范圍同時(shí)進(jìn)行充分壓實(shí)。保證達(dá)到《路基施工規(guī)范》規(guī)定的壓實(shí)度，使路基具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。相反，如果填筑方法不正確，壓實(shí)不充分。土基在車輛荷載的重復(fù)作用下就會(huì)出現(xiàn)不同程度的變形沉陷。從而造成路面破壞。 養(yǎng)護(hù)措施 養(yǎng)護(hù)措施包括一般措施及在設(shè)計(jì)、施工中未及時(shí)采用而在養(yǎng)護(hù)中加以補(bǔ)充的改善措施。通過及時(shí)養(yǎng)護(hù)可以保證路基在使用期限內(nèi)具有較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。 鐵道工程技術(shù) 畢業(yè)論文 8 第 3 章 路基沉降的控制 客運(yùn)專線路基沉降控制的主要目的是控制路基沉降，以確保高速列車的行車安全，盡量滿足旅客對(duì)舒適度的要求，并減少日常維修工作。 濕陷性黃土路 基處理方法及效果評(píng)價(jià) 試驗(yàn)段工程地基處理方法 試驗(yàn)段工程地基處理方法對(duì)濕陷性黃土的地基處理應(yīng)達(dá)到兩個(gè)目的，其一是消除處理范圍內(nèi)的濕陷性，其二是提高地基承載力，提高地基 的變形模量，減少壓縮 (固結(jié) ) 變形試驗(yàn)段采用多種地基處理方法，改變黃土結(jié)構(gòu)，增加土密度，達(dá)到消除黃土的濕陷性的目的。 首先進(jìn)行局部地表處理，挖除耕植土后，換填改良土和沖擊碾壓進(jìn)行加固處理， 再采用樁基和碎灰土墊層處理，同時(shí)輔以土工布和土工格柵?？幽寡ㄌ?， 先挖出松土，再用灰土夯填，然后再用鉆灌注水泥砂漿進(jìn)行填實(shí)處理。 地基處理效果方法 對(duì)濕陷性黃土地基處理的成功經(jīng)驗(yàn)地分析研究得出：當(dāng)濕陷性黃土厚度不大于 3m時(shí)，灰土墊層種經(jīng)濟(jì)有效 的方法 (但一般需要較大的翻挖地，不利于冬、 雨季施工 ) 。深度相對(duì) 較大 (4～ 6m且環(huán)境影響要求較低時(shí)，可選擇強(qiáng)夯法，但它的有效性與夯擊的最佳擊數(shù) (9～ 12擊 )、夯錘的底面積 (錘重 l0～ 15t，錘底面上靜壓力宜為 20～ 25 kPa )、及地基土的含水量 (最好為最優(yōu)含水量附近 )有關(guān)更大深度 (大于 8m) 宜選擇擠密樁(孔內(nèi)填以灰土或素土 )、攪拌樁或 CFG樁，這些是處理厚濕陷性黃土地基的經(jīng)濟(jì)有效的方法，而且對(duì)調(diào)整地基的不均勻性和提高防水抗?jié)B性能也有一定的作用。因此在條件允許的情況下， 在試驗(yàn)段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和長期觀測(cè)， 能更好地把握地基處理效果和路基變形規(guī)律。 濕陷性 黃土路基的沉降控制措施 (1) 對(duì)試驗(yàn)段濕陷性黃土、松軟土、地震液化土段地基，根據(jù)初步設(shè)計(jì)采用換填、強(qiáng)夯、灰土擠密樁、 CFG樁、水泥攪拌樁 、旋噴樁、碎石土墊層加鋪土工格柵等多種地基處理方法進(jìn)行加固，消除黃土的濕陷性和地震液化土的液化性 ，并對(duì)松軟土進(jìn)鐵道工程技術(shù) 畢業(yè)論文 9 行加固經(jīng)檢測(cè)達(dá)到《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》和設(shè)計(jì)要求后轉(zhuǎn)入下道工序施工。 (2) 在基礎(chǔ)處理前首先進(jìn)行局部地表處理，提高地基上部的密實(shí)度，減少路基的工后沉降?；A(chǔ)加固后保證地基系數(shù) K30≥ 90MPa／ m、壓實(shí)系數(shù) I。 (3) 路堤填筑按照“ 三階段、四區(qū)段、八流程”水平分層 ( 每層松鋪厚度不超過 30cm) 填筑。推土機(jī)粗平，平地機(jī)精平， YZ18～ 20型振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)；填料的最佳含水量、碾壓遍數(shù)、碾壓速度及鋪設(shè)寬度等按現(xiàn)場(chǎng)填筑試驗(yàn)段確定的施工參數(shù)進(jìn)行 ，根據(jù)壓實(shí)黃土的濕陷性隨含水量的減小而增加，隨干容重的增大而減小的試驗(yàn)分析特性，施工中填料含水量偏差控制在最佳含