高速铁路膨胀土路堤沉降变形及湿热性状监测与分析

摘要

本文以“南宁铁路枢纽动车运用所膨胀土路堤填筑关键技术研究”项目为依托，在广西南宁膨胀土路堤现场试验段，采用现场监测手段，对路堤工后沉降规律和湿热性状变化进行了分析研究。
　　试验段填筑以南宁动车运用所膨胀土路堤填筑工程为参照，按照时速350km/h高速铁路路堤型式进行设计，分为水泥改性膨胀土断面和膨胀土断面两部分。通过埋设监测设备，对两断面的工后沉降变形和大气条件影响下膨胀土路堤的土性特征变化开展为期7个多月的现场监测研究。
　　通过埋设沉降板、剖面沉降管对基底层沉降进行观测，结果显示改良土断面最大沉降约为1.0mm;路堤本体压密沉降由单点沉降计测得，结果显示改良土断面最大沉降约为1.5mm;路堤面沉降通过埋设沉降观测桩测得，结果显示改良土断面最大沉降约为2.7mm。沉降主要发生在施工结束后1月以内，基本可完成工后沉降总量的70％以上。相比之下，膨胀土断面沉降量要大于改良土断面，沉降变形时间也更长。另外通过埋设测斜管和边桩，对路堤边坡深层和边坡坡面侧向变形进行监测，结果显示两断面路堤边坡侧向变形均十分微小，基本可以忽略。
　　通过在膨胀土断面埋设湿度传感器、温度传感器、水势传感器和土压力盒，分别对膨胀土路堤的湿度、温度、吸力和土压力展开监测，结果显示，路堤浅表层与外界湿热交换强烈，土体湿度、温度、吸力、土压力变化大，越往路堤深部，变化减弱，受大气影响作用减小。对湿度、温度的相互关系分析显示，温度主要受控于季节性的天气变化，路堤边坡浅表0.2m范围内温湿度变化不具有明显的相关性;浅表0.2m以下，水分入渗在引起路堤内湿度增大的同时，也会带动外部温度向路堤深层的转移，二者呈现出一定的相关性。通过绘制现场实测土-水特征曲线，研究发现干湿循环过程使相同含水率对应的吸力值减小，也就是说膨胀土的强度在外部大气条件变化中不断衰减。
　　最后通过统计不同参量对应的大气影响带深度，划分大气急剧影响深度主要集中在0.5m内，最大影响深度可达2～3m，为膨胀土路堤填筑边坡处治深度提供参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文的选题意义

1．2 国内外研究现状分析

1．2．1 膨胀土工程特性的研究

1．2．2 膨胀土改良技术研究

1．2．3 膨胀土现场监测研究

1．3 论文研究目标、研究内容、拟解决的关键问题

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．3．3 拟解决的关键问题

1．4 拟采取的研究方法、技术路线

1．4．1 研究方法

1．4．2 技术路线

第2章 试验区工程地质特征与监测方案

2．1 现场试验区地质特征

2．2 监测方案设计

2．3 监测设备性能参数介绍

第3章 现场施工技术

3．1 现场填筑概述

3．2 现场填筑质量检测标准

3．2．1 设计依据

3．2．2 细则说明

3．3 现场填筑施工

3．3．1 场地清理

3．3．2 基底承载力评估

3．3．3 现场取土场地及填料说明

3．3．4 填筑施工说明

3．3．5 填筑质量检测

3．3．6 现场施工流程总结

第4章 高速铁路膨胀土路堤沉降变形监测与分析

4．1 概述

4．2 路堤沉降变形监测设备整体布设方案

4．3 路堤基底层沉降变形监测与分析

4．3．1 基底层监测意义与原理

4．3．2 监测元件安装埋设

4．3．3 监测结果分析

4．4 路堤本体压密变形监测与分析

4．4．1 路堤本体压密变形监测意义与原理

4．4．2 监测元件安装埋设

4．4．3 监测结果分析

4．5 路堤面沉降变形监测与分析

4．5．1 路堤面沉降变形监测意义与原理

4．5．2 监测元件安装埋设

4．5．3 监测结果分析

4．6 路堤边坡坡面侧向变形监测与分析

4．6．1 路堤边坡坡面侧向变形监测意义与原理

4．6．2 监测元件安装埋设

4．6．3 监测结果分析

4．7 路堤边坡深部侧向变形监测分析

4．7．1 路堤边坡深部侧向变形监测意义与原理

4．7．2 监测元件安装埋设

4．7．3 监测结果分析

4．8 本章小结

第5章 高速铁路膨胀土路堤湿热性状监测与分析

5．1 概述

5．2 路堤湿热性状监测设备整体布设方案

5．3 监测期内气象条件变化监测与分析

5．3．1 监测设备安装与使用

5．3．2 监测期内气象条件分析

5．4 路堤湿度变化规律监测与分析

5．4．1 监测设备安装与使用

5．4．2 监测结果分析

5．5 路堤温度变化规律监测与分析

5．5．1 监测设备安装与使用

5．5．2 监测结果分析

5．6 路堤吸力变化规律

5．6．1 监测设备安装与使用

5．6．2 监测结果分析

5．7 路堤侧向土压力变化规律

5．7．1 监测元件安装与使用

5．7．2 监测结果分析

5．8 路堤竖向土压力变化规律

5．8．1 监测设备安装与使用

5．8．2 监测结果分析

5．9 膨胀土路堤湿热性状综合分析

5．9．1 膨胀土路堤湿度与温度的关系

5．9．2 膨胀土路堤土-水特性关系

5．9．3 膨胀土路堤土压力与湿度的关系

5．9．4 路堤边坡大气影响带分析

5．10 小结

结论

致谢

参考文献