【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 那一部分沉降，若仍按正常固結(jié)的土層計(jì)算，所得結(jié)果將遠(yuǎn)小于實(shí)際沉降。下面簡(jiǎn)要介紹考慮先期固結(jié)壓力的計(jì)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(diǎn)自重應(yīng)力至自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和的壓縮段計(jì)算； ip— 第 i層土分層中點(diǎn)的自重應(yīng)力； cip — 先期固結(jié)壓力，正常固結(jié)時(shí) pci=poi，欠固結(jié)時(shí) pcipoi； ② 超固結(jié)條件下 oc ppp ??? 時(shí)， ?????? ?????? ?????????????? ?? ciioicioicisini oiic p ppCppCehS lglg11 式（ ） b. 對(duì)于應(yīng)力增量 oc ppp ??? 時(shí)， ?????? ?????? ?????? ?? oiioisini oiic p ppCehS lg11 式（ ） 式中： siC — 第 i層土中的回彈指數(shù) 2．瞬時(shí)沉降 Sd 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 14 瞬時(shí)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(shí)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(jì)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(yàn)求； ? — 沉降影響系數(shù)，與基礎(chǔ)形狀、計(jì)算點(diǎn)位置有關(guān)，可自土力學(xué)教材中查用。 由于工程設(shè)計(jì)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(shí)沉降中所占比例不大，目前一般不計(jì) 或略作估算。 對(duì)于土體的一維變形情況，瞬時(shí)沉降是很小的，特別是當(dāng)土體飽和時(shí)，由于土中水及土顆粒本身的變形可忽略不計(jì)，瞬時(shí)沉降接近于零。但是，對(duì)于土體的二維或三維變形情況，瞬時(shí)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(shí)加載時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)沉降就比采用慢速均勻加載時(shí)大得多。 有時(shí)也用 Sd＝ (～ )Sc對(duì)瞬時(shí)沉降進(jìn)行估算。 3．次固結(jié)沉降 Ss 長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)表明，在理論計(jì)算的固結(jié)過(guò)程結(jié)束后，軟土地基因土骨架的蠕動(dòng)而繼續(xù)發(fā)生長(zhǎng)期 (長(zhǎng)達(dá)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(shí)，對(duì)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(jì)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(yàn)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(shí)的孔隙比； t t3— 完成固結(jié) (固結(jié)度為 100％ )時(shí)間和計(jì)算 次固結(jié)沉降的時(shí)間， t3t2。 由于對(duì)軟土的次固結(jié)性狀仍了解不夠，無(wú)論對(duì)于它的機(jī)理、變化規(guī)律、影響因素、計(jì)算方法和試驗(yàn)測(cè)定等都有待進(jìn)一步深入探討。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(shí)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(shí)測(cè)的沉降一時(shí)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(shí)沉降和次固結(jié)沉降的計(jì)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(jì)算的結(jié)果乘以一個(gè)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)的修正系數(shù) ms計(jì)算 csSmS? （ 612） 在《公橋基規(guī)》規(guī)定：當(dāng)軟土壓縮模量 Es＝ ～ 時(shí)， ms＝ ~，以提高其計(jì)算精度。由于軟土地基沉降的復(fù)雜性 ， ms的取值尚待補(bǔ)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(qiáng)度因含水過(guò)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(xì)粒土作路基蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(dòng)的作用下，發(fā)生軟化或觸變、液化，形成泥漿。列車通過(guò)時(shí)軌枕上下起伏使泥漿受擠壓抽吸而通過(guò)道床孔隙向上翻冒，造成道碴臟污、板結(jié)進(jìn)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(qiáng)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(shí)度不足或地基松軟。在水、荷重、自重及振動(dòng)作用下發(fā)生局部 或較大面積的豎向變形。一般經(jīng)過(guò)列車運(yùn)行一段時(shí)間后。下沉?xí)呌诰徑?。但有時(shí)岡荷重增加或水的作用使沉降速率加大。局部下沉也會(huì)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(qiáng)度不足而產(chǎn)生的剪切破壞或塑性流動(dòng)，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?yàn)榛矎?qiáng)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(lái)的現(xiàn)象，剝落碎屑的堆積。會(huì)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(dòng)面整體向下滑移的現(xiàn)象。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(kù)（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(dòng)。分為邊坡的深層滑動(dòng)、路基滑移及山體滑坡。 八 、 水浸路基 水浸路基指實(shí)際浸水超過(guò)設(shè)計(jì)水位的路基．被水浸或淹沒(méi)，引起一 定的沉降或局部坍塌，當(dāng)路堤缺乏足夠的防護(hù)和加固設(shè)備時(shí)，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(jī)理，總結(jié)起來(lái)主要有兩個(gè)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(dòng)式導(dǎo)致病害的外因。對(duì)一條具體的鐵路線路來(lái)說(shuō)，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(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)荷載。 研究表明，路基在列車輪軸荷載的長(zhǎng)期作用之下，鐵路路基的漸進(jìn)性損壞，主要表現(xiàn)在過(guò)大的塑性變形，長(zhǎng)期的塑性變形將會(huì)導(dǎo)致鐵路路基土的塑性流動(dòng)，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?yàn)殍F路荷載條件下的抗剪強(qiáng)度的特性。隨著土質(zhì)飽和度的加大，土的動(dòng)強(qiáng)度將呈現(xiàn)明顯降低的趨勢(shì)。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(shí)候，路基基床填土的含水量達(dá)到最飽和，動(dòng)強(qiáng)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(jì)（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(qiáng)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(lái)工務(wù)部門為了增加路基寬度便于養(yǎng)護(hù)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(shí)，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(qiáng)度不足，路堤穩(wěn)定性差，承載力低。 （ 五 ） 列車動(dòng)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(dòng)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(dòng)應(yīng)力有關(guān)。當(dāng)基面動(dòng)載超過(guò)基床土體的承載能力時(shí)，隨著列車荷載的作用，道床會(huì)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(qiáng)度不足而產(chǎn)生的剪切破壞或塑性流動(dòng)引起的。 由于路基基床里面的土長(zhǎng)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(qiáng)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(gè)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(jí)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(jí)配不合理 ， 在路基施工過(guò)程中 ， 需要通過(guò)各種改良措施來(lái)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(jì)（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(shí) ， 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(shí)質(zhì) ， 就是水在路基中的 遷移 、 相變的過(guò)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(huì)降低土的抗剪強(qiáng)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(qiáng)度降低 ， 在列車荷載和其他外力作用下 ， 會(huì)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(duì)路基的影響主要體現(xiàn)在凍害方面 。 沒(méi)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(diǎn)對(duì)路基翻漿冒泥的形成有很大影響 。 如初冬時(shí) ， 氣溫冷暖交替變化 ， 溫度在 0℃ 到 （ 3～ 5） ℃ 之間長(zhǎng)時(shí)間波動(dòng) ， 就會(huì)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(lái)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(duì)路基翻漿冒泥也有影響 。 如春季開始化凍時(shí) ， 天氣驟暖 ， 土基急劇融化 ， 則會(huì)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(duì)于水 ， 溫度是一個(gè)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