云桂地区膨胀土地基铁路路基沉降特性的现场试验研究

摘要

高速铁路在提供方便快捷、舒适安全的同时，对自身结构也有了更高的要求。其中铁路路基的工后沉降以及总沉降作为路基设计的关键，其沉降特性的进一步研究在理论和实践都存在必要性。本文结合云桂铁路弥勒试验段，通过现场长期监测试验、原位试验、室内试验等手段，研究了铁路路基CFG桩加固地基桩顶、桩间土压力以及考虑膨胀土地基超固结性的沉降特性，主要成果有:
　　(1)试验段CFG桩加固断面桩间土压力随时间的变化存在微小降低的现象，作者认为，主要是因为路基填筑对桩间土产生的有效应力存在一个由于土体固结导致的增大过程，从而桩土差异沉降增大，土拱效应增强，这就使得部分荷载继续向CFG桩转移，出现了桩间土的压力减小的现象。
　　(2)地基内非加固区的沉降磁环数据分析可得，同一荷载下地基总沉降值随着地基深度的增加而减小。选取DK620+230断面沉降磁环监测数据，分析地基内同等厚度的分层沉降变化规律，发现同等厚度地基分层沉降在8m加固区内变化不是很明显，而在加固区桩端以下地基，分层沉降随着地基深度增加而不断减小，且减小的速率在增加。
　　(3)建立了适用于正方形布桩-圆形桩帽的土拱模型，并进行理论分析和解析计算，求得了空间土拱桩间土压力σs(3D)和平面土拱桩间土压力σs(2D)，并在此基础上，求得了相应的桩顶荷载Pp。
　　(4)对DK620+230断面路基中心和左路基中心现场实测桩土应力比研究发现（图4-12），随着路基填高的增加，桩土应力比在不断增加，但填高达到6.5m左右，桩土应力比趋于稳定。作者认为当路基填筑小于6.5m时，路基中土拱效应正在发展，6.5m之后土拱效应已经完全形成。
　　(5)利用考虑土拱效应下计算所得桩顶、桩间土压力与现场实测对比分析，发现计算值随时间的变化规律和实测值非常相似，吻合度比较高。
　　(6)浅层超固结膨胀土厚度变化对地基沉降影响显著，而深层或CFG桩桩端下卧层超固结膨胀土厚度变化对地基沉降影响较小。
　　(7)超固结法沉降计算值与实测值更接近，计算精度明显高于正常固结法。
　　(8)对于超固结膨胀土，建议采用超固结法进行沉降分析，地基处理时应充分利用膨胀土的超固结特性，适当减少地基处理工程，节省投资。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 膨胀土性质

1．2．2 桩顶与桩间土压力

1．2．3 铁路路基沉降特性

1．3 研究内容

第2章 弥勒试验段概况

2．1 工程地质概况

2．1．1 地形地貌

2．1．2 地层岩性

2．2 现场原位测试

2．2．1 标准贯入试验

2．2．2 静力触探试验

2．2．3 平板载荷试验

2．3 K0固结试验

2．3．1 试验方案概况

2．3．2 试验结果分析

2．4 物理力学指标

2．4．1 压缩模量对比

2．4．2 物理力学参数推荐值

第3章 现场监测试验

3．1 试验段监测方案

3．2 桩顶与桩间土压力监测

3．3 地表沉降板监测

3．4 地表DCM自动监测

3．5 沉降磁环监测

3．6 分层沉降计监测

3．7 小结

第4章 桩顶与桩间土压力研究

4．1 前言

4．2 云桂铁路土拱效应分析

4．2．1 桩间土压力分析

4．2．2 桩顶荷载解析计算

4．3 关键参数敏感性分析

4．3．1 塑性状态系数

4．3．2 桩体荷载分担比

4．4 理论计算与现场实测对比分析

4．4．1 实测桩土应力比研究

4．4．2 计算与现场实测对比

4．5 小结

第5章 膨胀土地基沉降特性研究

5．1 前言

5．2 路基填高与地基超固结性影响分析

5．2．1 天然地基

5．2．2 CFG桩加固地基

5．3 考虑超固结性的地基沉降计算

5．3．1 超固结土地基沉降计算方法

5．3．2 地基沉降计算值与实测值对比

5．4 小结

第6章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 存在的问题及展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果