收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

红层软岩地区高速铁路软基路堤沉降控制研究

卿三惠  
【摘要】: 随着我国高速铁路的兴建,红层地区软基路堤沉降控制、红层软岩填料利用、基床结构型式等工程问题,已日益成为工程界人士重点关注的关键技术问题。红层软基强度低、压缩性高、透水性差,在路堤荷载作用下常产生很大的沉降量和沉降差,不能满足路基的工后沉降要求,必须寻求安全、经济、合理的软基处理方法,对红层软基进行有效的加固处理;对长距离经过红层地区的高速铁路而言,符合铁路设计规范要求的A、B组优质填料缺乏,路堤本体及基床底层的填料不得不考虑就地选用工程性质较差的红层软岩填料(C组),通过特殊的施工工艺进行必要的加强、加固或改良,以满足高速铁路对路基填筑压实标准的要求;为弥补红层路基基床底层采用红层软岩填料,基床结构的强度相对偏弱的状况,必须对基床表层采取措施进行适当的加强。基于目前我国兴建高速铁路才刚刚起步,特别是在红层地区修建高速铁路的工程经验尤其缺乏。采用红层软岩填料的软基路堤的工后沉降能否满足《200km/h铁路设计规范》控制标准的要求,没有相应的数据可依,有必要结合工程开展科学研究,以指导工程实践。 本论文结合我国新建的第一条200km/h客货共线铁路——遂渝铁路的建设,通过现场勘察与土工试验资料的分析,针对红层软岩(土)的不良工程地质特性,以系统控制路基的沉降为主要研究目标,在建立“红层软基路堤结构设计模式的概念模型”基础上,采用理论计算、有限元数值分析、离心模型试验、动态模型试验、现场试验与监测、行车试验与测试等方法相结合的技术路线,深入系统地研究了红层软岩(土)的物理力学性质及其工程特性、红层软弱土的分类及判别标准和方法、红层软基及路堤的沉降控制、红层软岩填料填筑路堤和水泥稳定级配碎石基床表层的施工、软基路堤沉降监测与预测、基床的结构型式及其动态特性等关键技术问题,较准确地预测了软基路堤的工后沉降量,验证了“红层软基路堤结构设计模式”下路基的工后沉降能够满足《200km/h铁路设计暂规》控制标准(工后沉降≤15am,沉降速率≤4cm/年)的要求,为红层地区修建200km/h客货共线铁路积累了经验。 本论文取得的主要成果如下: (1)针对遂渝铁路沿线红层软基较多、优质填料缺乏、合格的级配碎石难找、工后沉降控制严格等特点,通过系统分析软基路堤结构及影响路堤沉降的软弱地基、红层填料、基床结构、施工参数等因素,以系统控制路基沉降为主要目标,首次建立了“红层软基路堤结构设计模式的概念模型”,并通过两个软基路堤试验段的深入研究,验证了红层地区软基路堤采用“加强地基+提高压实度的红层软岩填料路堤及基床底层+防水封闭层+水泥稳定级配碎石基床表层”结构设计模式的可行性,软基路堤的工后沉降能够满足设计规范要求,有效地解决了红层软基路堤的沉降控制、红层软岩填料的合理利用、基床的结构型式及其动态特性等关键技术问题。 (2)通过大量土工试验,深入研究了红层软岩(土)的物理力学性质及其工程特性。初步揭示了红层软岩(土)的物质组成(以伊利石、蒙脱石等粘土矿物为主)及其亲水性、红层松软土的低强度性和高压缩性、红层软岩的软化、崩解、膨胀性及其作为路基填料在压实系数≥0.93条件下的可用性等;首次建立了红层软弱土的分类及红层松软土的室內试验指标判别标准(天然含水量”<~WL,天然孔隙比e<1.0,天然直剪强度C<45-1.5φ)和综合判别方法。为合理选择粉喷桩、碎石桩复合地基及合理利用红层软岩填料填筑路堤及基床底层提供了科学依据。 (3)系统分析研究了红层软基的加固处理方法,确定了浅层软基处理以换填置换法为主,深层软基处理以粉喷桩、碎石桩加土工格栅及砂砾石或碎石垫层的复合地基为主的处理方式;采用理论计算、离心模型试验、有限元数值分析、现场试验与监测等方法,确定了红层软基采用粉喷桩、碎石桩复合地基的设计参数;通过两个软基路堤试验段的实施及沉降的高精度系统观测,证明设计采用粉喷桩、碎石桩加固软弱地基是合理的,有效地控制了软基路堤的工后沉降满足设计要求;采用反演分析法进行沉降监测数据分析,建立了反映红层软基路堤沉降的双曲线经验公式,为红层地区软基路堤的沉降预测提供了借鉴。 (4)通过对红层软基复合地基沉降计算方法的对比分析,得出了“采用应力修正法计算的地基沉降与离心模型试验、实测结果基本一致,复合模量法、数值分析计算的结果偏小”的结论,首次提出了“红层软基复合地基的沉降计算应采用应力修正法及桩土应力比取值范围为3~6”的建议。 (5)采用有限元数值分析、离心模型试验、现场碾压试验等方法,得出了“压实系数为0.93~0.98时,红层软岩填料填筑路堤本体的工后沉降仅为填高的2‰左右,对软基路堤的沉降影响较小”的结论。首次确定了红层软岩填料填筑200km/h铁路路基的压实标准及施工工艺。即“红层软岩填料的压实系数≥0.93,K_(30)≥110kPa;控制填料级配中粗颗粒不大于15cm,最佳含水量11~12%,最大干密度19kN/m~3左右;采用松铺30~40cm,22t振动压路机静压2遍+振压8遍的施工工艺”等。该成果被列为路基施工质量控制标准并纳入《遂渝铁路路基施工细则》推广应用,实施效果良好,对确保路堤填筑质量起到了重要作用。 (6)采用动态模型试验及数值分析方法,首次揭示了“红层软岩填料基床底层-封闭防水层+3%水泥稳定级配碎石基床表层”基床结构的动态力学特性,并通过现场三种客、货车运行的综合试验与测试,验证了该基床结构型式是可行、可靠的,可提高基床表层的强度和刚度,降低下部基床底层的动应力、动位移和加速度,对行车的舒适度有明显改善,也有利于红层软岩填料路堤的长期稳定. 综上所述,本论文遵循“概念模型建立—室内分析试验—现场施工监测验证—理论提升”的技术路线,在红层软基路堤的结构设计模式、红层软基的沉降控制、红层软岩填料的合理利用、基床的结构型式及其动态特性等方面取得创新性成果,并成功应用于200km/h的遂渝铁路建设,经济、社会、环境效益显著,证实了红层软岩地区高速铁路路基关键技术研究成果的科学性和应用价值,在一定程度上推动了我国红层软岩地区高速铁路设计与施工技术的发展。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 苏培新;“泡沫聚苯乙烯在高等级公路软基路堤中的应用研究”课题成果通过鉴定[J];广东公路交通;2002年03期
2 程庆国,卢肇钧,周镜;加快高速铁路建设 促进综合运输发展[J];中国铁路;1998年08期
3 李承恕;高速铁路无线通信系统与GSM-R[J];铁道通信信号;1999年07期
4 赵非;高速铁路的旅客服务系统——话说高速铁路之七[J];铁道知识;2000年06期
5 赖正峰,周春儿,李国维,魏曙红;汕汾高速公路软基路堤裂缝成因分析及处理措拖[J];水运工程;2002年06期
6 魏宏志;轻质填土材料在高等级公路软基路堤中的应用[J];中外公路;2003年05期
7 王保成,韩锋;修建高速铁路的若干热点问题[J];甘肃科技;2004年01期
8 张工化;;浅谈高速铁路实训基地建设[J];科技信息(学术研究);2007年18期
9 袁长卿;高月婷;;轨道不平顺性对高速铁路的影响[J];铁道建筑技术;2007年S2期
10 秦凤华;;连接京津的高速铁路[J];中国投资;2008年06期
11 王轩;林玳玳;;石太高速铁路对沿线区域经济发展的影响研究[J];山西财经大学学报;2010年S1期
12 李东荣;袁笑颜;;我国高速铁路发展状况初探[J];商场现代化;2010年14期
13 程超;马瑛;;中铁二十三局:高铁创新技术领先世界[J];建筑;2011年02期
14 徐红莉;;高速铁路将与电信业协同发展[J];信息通信;2011年01期
15 程建民;;浅析高铁项目施工成本管理中的问题及对策[J];会计师;2011年04期
16 卓然;;谁为高铁打造一副隐形翅膀[J];知识就是力量;2011年03期
17 武志强;王照亮;;贵广高速铁路对沿线城市经济联系强度的影响研究[J];经济视角(中旬);2011年01期
18 韩才元;;科技动态·会议报道[J];内燃机车;1986年11期
19 Г.С.ХВОСТИК ,廖绍贤;高速铁路的无缝线路[J];铁道建筑;1992年02期
20 周宏业 ,周述琼 ,朱其杰;我国高速铁路发展模式与主要技术方案[J];中国铁道科学;1992年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李琴;晏兆晋;;高速铁路综合调度系统的比较与分析[A];扩大铁路对外开放、确保重点物资运输——中国科协2005年学术年会铁道分会场暨中国铁道学会学术年会和粤海通道运营管理学术研讨会论文集[C];2005年
2 王国荣;赵品;;提高铁路运输速度 发展高速铁路 适应国民经济的大发展[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(上)[C];2003年
3 金守华;;客运专线建设管理中若干问题的思考[A];客运专线工程技术学术研讨会论文集(下)[C];2008年
4 王大庆;谢楠;陈英俊;;高速铁路抗震设防问题[A];第八届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ卷)[C];1999年
5 杜越;宋红红;;高速铁路路基水泥搅拌桩施工及质量控制[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
6 林志海;;高速铁路牵引网距离保护探讨[A];中国铁道学会电气化委员会2006年学术会议论文集[C];2006年
7 常春伟;刘嘉武;鲍存坤;陈幼平;;高速铁路车——线——桥系统动力分析模型研究[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ卷)[C];1998年
8 智建国;吴章忠;刘岩军;;包钢生产高速铁路用钢轨的工艺和装备[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
9 彭月燊;陈进昌;;高速铁路采用大跨度钢斜拉桥的设计研究[A];中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第十三届年会论文集(上册)[C];1998年
10 卢敏;;基于4C理论的高速铁路客运营销策略及其实施措施[A];铁道科学技术新进展——铁道科学研究院五十五周年论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 卿三惠;红层软岩地区高速铁路软基路堤沉降控制研究[D];成都理工大学;2007年
2 王志亮;软基路堤沉降预测和计算[D];河海大学;2004年
3 张嘉敏;高速铁路能力计算与评估之理论与方法研究[D];北京交通大学;2012年
4 李献民;高速铁路加筋过渡段静动力特性数值分析及试验研究[D];中南大学;2004年
5 赵平;高速铁路站场设计及参数优化研究[D];北京交通大学;2011年
6 陈令坤;地震作用下高速铁路列车—无砟轨道—桥梁系统动力响应及走行安全研究[D];中南大学;2012年
7 张旭;高速铁路与民航客运竞争及协同发展研究[D];大连海事大学;2012年
8 高仕斌;高速铁路牵引供电系统新型保护原理研究[D];西南交通大学;2004年
9 刘万明;我国高速铁路客运专线主要技术经济问题研究[D];西南交通大学;2002年
10 罗强;高速铁路路桥过渡段动力学特性分析及工程试验研究[D];西南交通大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐科;高速铁路快速背景下的高速公路客运应对策略研究[D];西南交通大学;2008年
2 祁彪;地面沉降对京沪高速铁路(北京—济南段)影响分析[D];西南交通大学;2009年
3 刘振江;高速铁路CFG桩—网复合结构的桩土应力分析[D];西南交通大学;2009年
4 刘京辉;中国高速铁路道岔产品招标与技术引进研究[D];对外经济贸易大学;2007年
5 李昂;高速铁路与城市轨道交通衔接换乘问题研究[D];北京交通大学;2011年
6 丁丽娜;高速铁路供电系统保护配置[D];西南交通大学;2005年
7 娄奇鹤;高速铁路综合调度电力子系统仿真研究[D];西南交通大学;2005年
8 林青;水泥稳定级配碎石基床结构的动力特性分析[D];西南交通大学;2006年
9 卢芳;高速铁路技术创新扩散效益研究[D];北京交通大学;2008年
10 欧阳院平;高速铁路大断面黄土隧道施工数值模拟[D];西南交通大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 曹炳坤;世界高速铁路一瞥[N];联合时报;2002年
2 本报驻沪记者 沈颖;世界高速铁路概况[N];南方周末;2003年
3 记者 习少颖通讯员 曹锋;武广高速铁路技术难点全攻克[N];湖北日报;2007年
4 记者 矫阳;我今年将开工建设4100公里高速铁路[N];科技日报;2008年
5 廖景标;钦州将投入500亿元构建大交通[N];广西日报;2008年
6 通讯员 陈平军 记者 杨倩;石家庄火车北站广场开始升级改造[N];河北日报;2009年
7 本报记者 刘仁;中国高速铁路专利申请近千件[N];中国知识产权报;2010年
8 周怀立 李文峰;武广高速铁路株潭段开工[N];湖南日报;2006年
9 本报记者 焦红霞;我国高速铁路发展对世界影响深远[N];中国改革报;2010年
10 社科院金融所研究员 易宪容;我们如何应对高风险时代?[N];华夏时报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978