【文章內(nèi)容簡介】 那一部分沉降，若仍按正常固結(jié)的土層計算，所得結(jié)果將遠小于實際沉降。下面簡要介紹考慮先期固結(jié)壓力的計算公式： ① 正常固結(jié)、欠固結(jié)條件下 ?????? ???????? ?????? ?? ci ioicini iic p ppCehS lg11 0 式（ ） 式中： ciC — 第 i層土中的壓縮指數(shù)，應(yīng)取分層中點自重應(yīng)力至自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和的壓縮段計算； ip— 第 i層土分層中點的自重應(yīng)力； cip — 先期固結(jié)壓力，正常固結(jié)時 pci=poi，欠固結(jié)時 pcipoi； ② 超固結(jié)條件下 oc ppp ??? 時， ?????? ?????? ?????????????? ?? ciioicioicisini oiic p ppCppCehS lglg11 式（ ） b. 對于應(yīng)力增量 oc ppp ??? 時， ?????? ?????? ?????? ?? oiioisini oiic p ppCehS lg11 式（ ） 式中： siC — 第 i層土中的回彈指數(shù) 2．瞬時沉降 Sd 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 14 瞬時沉降包括土的兩種沉降，一種由地基土彈性變形引起；另一部分是由于軟土滲透系數(shù)低，加荷后初期不能排水固結(jié)，因而土體產(chǎn)生剪切變形，此時沉降是由軟土側(cè)向剪切變形引起。前一部分可用彈性理論公式計算 bpES dd ?? )1( 2?? 式 （ ） 式中： p — 基礎(chǔ)底面平均壓力； b— 矩形基礎(chǔ)的寬度； ? — 軟土的泊松比，此處 ? ＝ Ed— 軟土的彈性模量，可用三軸儀不排水試驗求； ? — 沉降影響系數(shù)，與基礎(chǔ)形狀、計算點位置有關(guān)，可自土力學(xué)教材中查用。 由于工程設(shè)計中地基承載力的采用都限制塑性區(qū)的開展，因而由土體初期側(cè)向剪切位移引起的沉降，在總的瞬時沉降中所占比例不大，目前一般不計 或略作估算。 對于土體的一維變形情況，瞬時沉降是很小的，特別是當(dāng)土體飽和時，由于土中水及土顆粒本身的變形可忽略不計，瞬時沉降接近于零。但是，對于土體的二維或三維變形情況，瞬時沉降在地基總沉降量中占有相當(dāng)大的比例，并且與加荷方式和加荷速率有很大的關(guān)系，比如采用一次瞬時加載時產(chǎn)生的瞬時沉降就比采用慢速均勻加載時大得多。 有時也用 Sd＝ (～ )Sc對瞬時沉降進行估算。 3．次固結(jié)沉降 Ss 長期現(xiàn)場觀測表明，在理論計算的固結(jié)過程結(jié)束后，軟土地基因土骨架的蠕動而繼續(xù)發(fā)生長期 (長達數(shù)年以上 )的、緩慢的壓縮， 稱為次固結(jié)沉降如圖 62所示。當(dāng)軟土較厚， 含高塑性礦物等較多時，對沉降要求嚴(yán)格的建筑物不宜忽視次固結(jié)沉降 Ss。 Ss可按下式計算： ini iais htteCS ?????????? ?? 231 2 lg1 （ 式 ） 式中： Cai— 第 i 層土的次固結(jié)系數(shù)，可由在固結(jié)壓力下試驗的 elgt 曲線如圖 62示求取。其值與粒徑、礦物成分有關(guān)，一般 Cai=～ ； e2i— 第 i層軟土在固結(jié)壓力下完成排水固結(jié)時的孔隙比； t t3— 完成固結(jié) (固結(jié)度為 100％ )時間和計算 次固結(jié)沉降的時間， t3t2。 由于對軟土的次固結(jié)性狀仍了解不夠，無論對于它的機理、變化規(guī)律、影響因素、計算方法和試驗測定等都有待進一步深入探討。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 15 土地基沉降量 S 還可以利用觀察到的建筑物的若干隨時間 (t t2等 )變化的沉降值Stl、 St St一 t 關(guān)系等，推算該建筑物的后期沉降 St及最終沉降 ?S 。常用的推算方法是將實測的沉降一時間 (St一 t)曲線擬合為指數(shù)曲線、雙曲線等而用數(shù)學(xué)方法推算 St或?S 。具體詳見土力學(xué)教材。 綜上所述，軟土地基的沉降應(yīng)為 圖 次固結(jié)沉降 上述三種沉降之和，即 scd SSSS ??? ，但是由于瞬時沉降和次固結(jié)沉降的計算方法和理論還處于初步階段，故工程上也常用將一維固結(jié)沉降計算的結(jié)果乘以一個沉降計算經(jīng)驗的修正系數(shù) ms計算 csSmS? （ 612） 在《公橋基規(guī)》規(guī)定：當(dāng)軟土壓縮模量 Es＝ ～ 時， ms＝ ~，以提高其計算精度。由于軟土地基沉降的復(fù)雜性 ， ms的取值尚待補充完善。 第二章 軟土地區(qū) 鐵路路基病害的類型及 原因 第一節(jié) 路基病害類型 鐵路路基病害按表現(xiàn)形式可分為翻漿冒泥、路 基下沉、擠出變形、邊坡坍方、邊坡沖刷、陷穴、滑坡、水侵路基 等。 一 、 翻漿冒泥 路基強度因含水過多而急劇下降，在行車作用下發(fā)生裂縫、鼓包、冒泥等現(xiàn)象，稱之為翻漿。翻漿冒泥一般易發(fā)生于基床土質(zhì)不符合要求的部位，特別是以細粒土作路基蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 16 填料、風(fēng)化石質(zhì)作基床，降雨量大的路堤和路塹地段為病害多發(fā)地 段一定條件的含粘粒、粉粒的基床表層土在和列車反復(fù)振動的作用下，發(fā)生軟化或觸變、液化，形成泥漿。列車通過時軌枕上下起伏使泥漿受擠壓抽吸而通過道床孔隙向上翻冒，造成道碴臟污、板結(jié)進而使道床降低或喪失彈性。軌道幾何尺寸變化．危及行車安全。翻漿冒泥分為土質(zhì)基床翻漿、風(fēng)化石質(zhì)基床翻漿和裂隙泉眼翻漿。 二 、 路基下沉 路基下沉主要是路基填筑密度不夠和強度不足所致，表現(xiàn)形式有路基下沉、道砟囊或道砟袋。填方路基下沉導(dǎo)致斷面尺寸改變的病害現(xiàn)象，為路堤沉陷。由于路基土密實度不足或地基松軟。在水、荷重、自重及振動作用下發(fā)生局部 或較大面積的豎向變形。一般經(jīng)過列車運行一段時間后。下沉?xí)呌诰徑狻５袝r岡荷重增加或水的作用使沉降速率加大。局部下沉也會造成陷槽使線路不平順。下沉分為基床下沉、堤體下沉和基底下沉 。 三 、 擠出變形 表現(xiàn)形式有路肩隆起、側(cè)溝被擠，路肩外擠和邊緣外膨。主要是由于土體強度不足而產(chǎn)生的剪切破壞或塑性流動，基床內(nèi)的土經(jīng)常處于軟塑狀態(tài)，在基床內(nèi)的影響深度較大，在列車荷載的作用下，基床上發(fā)生剪切破壞，發(fā)乍外擠變形。外擠是因為基床強度不足引起。外擠分為路肩隆起、。 四 、 邊坡坍方 坍方的表現(xiàn)形式有剝落、碎落、滑坍和崩坍 。剝落、碎落、滑坍主要發(fā)生在路塹邊坡。剝落是指邊坡表層土壤，巖石風(fēng)化成零碎薄片，從坡面上脫落下來的現(xiàn)象，剝落碎屑的堆積。會堵塞邊溝，影響路基穩(wěn)定。 碎落是巖石碎塊的一種剝落現(xiàn)象．落石產(chǎn)生的沖擊力可使路基、路面遭到破壞，威脅行人及車輛的安全。崩坍是大量土石脫離坡面翻滾于邊坡下部形成倒石堆或巖堆的現(xiàn)象。 崩坍的土石方往往造成交通中斷，也是危害最大的路基病害。崩坍的發(fā)生主要是路塹的開挖使原有自然坡面失去平衡所致。滑塌是指邊坡上的大量土石沿著一定滑動面整體向下滑移的現(xiàn)象。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 17 五 、 邊坡沖刷 邊坡沖刷指較高大的土質(zhì)路 塹、路堤邊坡、岸坡（濱河、河灘、海灘和水庫（塘）的路堤邊坡）或嚴(yán)重風(fēng)化的軟質(zhì)巖石邊坡受到水流的沖蝕、沖刷作邊坡沖刷用向形成沖溝或沖坑為邊坡沖劇。邊坡沖刷分為邊坡淘刷和邊坡沖溝。 六 、 陷穴 陷穴指路基下及其附近存在洞穴，其坍塌可引起基床和道床突然沉落．軌道懸宅，中斷行車，甚事造成列車顛覆。陷穴病害分為黃土陷穴、巖溶洞穴、鹽蝕溶洞和墓穴獸洞等。 七 、 滑坡 滑坡指影響路基穩(wěn)定的土（巖）體滑動。分為邊坡的深層滑動、路基滑移及山體滑坡。 八 、 水浸路基 水浸路基指實際浸水超過設(shè)計水位的路基．被水浸或淹沒，引起一 定的沉降或局部坍塌，當(dāng)路堤缺乏足夠的防護和加固設(shè)備時，導(dǎo)致路基穩(wěn)定性受到影響或破壞。 第二節(jié) 路基病害原因 路基病害的原因是多種多樣的，但是每一種病害都有著發(fā)病的原因和機理，總結(jié)起來主要有兩個方面。首先病害的產(chǎn)生是由于路基所處地段的地質(zhì)狀況造成的；其次病害的產(chǎn)生與鐵路所在的地區(qū)氣候有著很大的關(guān)系。地質(zhì)狀況是路基病害產(chǎn)生的內(nèi)因，氣候變化以及列車的振動式導(dǎo)致病害的外因。對一條具體的鐵路線路來說，由于地質(zhì)狀況的客觀性，即使它也在發(fā)生著不斷的變化，但從宏觀角度講仍然是較為穩(wěn)定的狀態(tài)。所以，在很大程度上決定鐵路路基病 害的是氣候條件和列車行駛時產(chǎn)生的振動荷載。 研究表明，路基在列車輪軸荷載的長期作用之下，鐵路路基的漸進性損壞，主要表現(xiàn)在過大的塑性變形，長期的塑性變形將會導(dǎo)致鐵路路基土的塑性流動，最終導(dǎo)致路基病害的發(fā)生。相關(guān)的研究證明，以上這些病害的產(chǎn)生，很大程度上是因為鐵路荷載條件下的抗剪強度的特性。隨著土質(zhì)飽和度的加大，土的動強度將呈現(xiàn)明顯降低的趨勢。位于軌道下面的路基土，由于受到了多次的反復(fù)擠壓以及土的固結(jié)，而形成了較大的累積塑性形變。特別是在雨季的時候，路基基床填土的含水量達到最飽和，動強度明顯減小，致使道床的穩(wěn)定性下降，影響了鐵路的正常使用。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 18 一 、 路基下沉 （一） 路基基床土質(zhì)不良。產(chǎn)生路基基床病害的地段路基土多數(shù)為 低強度的土質(zhì)，如 母巖風(fēng)化后形成的粘土。 （二） 排水不暢。由于地表、地下排水設(shè)施不足，道床污染嚴(yán)重， 特別近幾年來工務(wù)部門為了增加路基寬度便于養(yǎng)護維 修，在路肩兩側(cè)作了漿砌或干砌條石路肩，增大了路基基床壓應(yīng)力，堵塞了路基面的排水通道，使路基基床產(chǎn)生漿冒泥與道渣陷槽而釀成基床土的承載能力不足則發(fā)生下沉和從基床兩側(cè)隆起。 （三） 基底軟弱。修建復(fù)線時，路堤基底和老路基邊坡未作任何處理。原地表土質(zhì)松軟，強度不足，路堤穩(wěn)定性差，承載力低。 （ 五 ） 列車動荷載的影響 。路基基床是軌道結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，不但承受著線路上部建筑的靜載而且承受著列車循環(huán)作用的動載，翻漿冒泥等淺層病害和下沉擠出變形等較深層的病害，均與路基基床動應(yīng)力有關(guān)。當(dāng)基面動載超過基床土體的承載能力時，隨著列車荷載的作用，道床會不斷地“切入”基床土體內(nèi)，導(dǎo)致線路持續(xù)下沉。 二 、 擠出變形 具體表現(xiàn)為路肩隆起、側(cè)溝被擠等 ,是由土體強度不足而產(chǎn)生的剪切破壞或塑性流動引起的。 由于路基基床里面的土長期處于軟塑狀態(tài)，在行駛列車荷載的影響下，路基基床發(fā)生了剪切性的路基破壞，造成了路基的外擠變形。導(dǎo)致外擠變形的原因是由于路基基床的 強度不夠造成的，發(fā)生在基床內(nèi)部的影響深度常常比較大。 三 、 翻漿冒泥 路基翻漿冒泥是土質(zhì) 、 水 、 溫度 、 路基面與行車荷載等多種因素綜合作用的結(jié)果 。其中土質(zhì) 、 水和溫度是形成路基翻漿冒泥的幾個基本條件 ， 而行車荷載是形成路基基床翻漿冒泥的外部因素 。 （ 一 ） 路基填料 路基填料的性質(zhì)決定了路基施工質(zhì)量和難易程度 。 路基填料性質(zhì)好 、 級配合理 ， 路基施工容易 ， 路基填筑質(zhì)量也容易控制和保證 ； 路基填料性質(zhì)不良 ， 級配不合理 ， 在路基施工過程中 ， 需要通過各種改良措施來滿足規(guī)范要求 。 路基填料按其滲水性可分為滲水土和非滲水土 。 大量實踐經(jīng)驗表明 ， 容易發(fā)生翻漿冒泥地段 ， 土質(zhì)基面的滲透系數(shù)范圍為 510? ～ 710? cm/s； 石質(zhì)基面的滲透系數(shù)范圍 為 510? ～ 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 19 710? cm/s； 其礦物成分主要以伊利石 、 蒙脫石或以其中之一為主 。 因此 ， 在新建路基或者路基維修加固處理時 ， 采用換填路基材料 ， 需慎重使用 。 （ 二 ） 水 水是路基病害產(chǎn)生的主要因素 。 路基翻漿冒泥的實質(zhì) ， 就是水在路基中的 遷移 、 相變的過程 。 路基中的水包括地表水和地下水 。 地表水滲入路基土體中會降低土的抗剪強度 ， 引起路基產(chǎn)生各種病害 ； 地下水使粘性土和泥質(zhì)巖石中的路基土體含水量增加 ， 抗剪強度降低 ， 在列車荷載和其他外力作用下 ， 會產(chǎn)生較為嚴(yán)重的基床翻漿冒泥等病害 。 （ 三 ） 溫度 溫度是路基翻漿冒泥產(chǎn)生的原因之一 。 溫度對路基的影響主要體現(xiàn)在凍害方面 。 沒有一定的凍結(jié)深度或冰凍指數(shù)就難以形成凍脹和路基的翻漿冒泥 ， 在同樣凍結(jié)深度或冰凍指數(shù)的條件下 ， 凍結(jié)速度和 0℃ 以下氣溫作用的特點對路基翻漿冒泥的形成有很大影響 。 如初冬時 ， 氣溫冷暖交替變化 ， 溫度在 0℃ 到 （ 3～ 5） ℃ 之間長時間波動 ， 就會使大量水分聚流到距路面很近的地方 ,形成嚴(yán)重的路基翻漿冒泥 。 如果冬季一開始就很冷 ， 凍結(jié)線下降很快 ， 水分來不及向上遷移 ， 土基上部聚冰少 路基翻漿冒泥就較輕或不出現(xiàn) 。 此外 ， 春融期間的氣溫變化及化凍速度對路基翻漿冒泥也有影響 。 如春季開始化凍時 ， 天氣驟暖 ， 土基急劇融化 ， 則會加重路基翻漿冒泥 。 溫度的變化主要是引起路基中水的遷移和相變 ， 從而引起路基可能產(chǎn)生翻漿冒泥 。 相對于水 ， 溫度是一個間接因素 。 因此 ， 在優(yōu)選路基填料和確保路基施工質(zhì)量的條件下 ， 只要做好路基的排水設(shè)施 ，基本