区域地面沉降对(京沪)高速铁路路基的影响及对策研究

摘要

地面沉降是一种区域性地面标高缓慢降低的环境地质现象，由人为因素以及自然因素引发的地壳表层土压缩而导致。京沪高速铁路是全国客运较繁忙且增长潜力巨大的客运专线，它所经过的区域也是中国经济社会发展最活跃的地区。沿线大部分地区都不同程度的存在着区域地面沉降现象。由区域地面沉降引发的一系列问题严重影响列车的安全可靠运行。因此，一方面需要开展关于区域地面沉降的影响因素及沉降模式特点研究，找出影响区域沉降的因素及特点，另一方面需要结合区域沉降的理论开展区域沉降对高铁路基工程的影响研究，分析影响规律和影响程度并针对上述结果开展相应的工程措施研究。
　　 本文结合京沪高速铁路，针对区域沉降的特点及其对高铁路基工程的影响进行分析研究并提出相应的防治措施，得到的主要研究成果如下:
　　 1、通过资料调研及理论分析，全面调查了解了京沪高铁沿线各重大沉降区分布特点、形成机理、发展趋势以及相关抽水引起地面沉降的数学模型的研究应用现状;通过仿真模拟分析了砂土层及粘土层沉降模式、特点和主要影响因素;提出了天津-德州及常州-上海两大重点地区区域地面沉降的特点及影响因素。
　　 2、利用京沪高铁现场监测数据，通过相关理论计算分别分析了区域均匀沉降和区域不均匀沉降对（京沪）高铁路基工程的影响并评价了各种影响的程度;选取了沿线工程实例作为研究对象，对开采浅层地下水引起的（京沪）高速铁路路基沉降进行模拟计算，分析了开采浅层地下水对高铁路基工程的影响模式及规律。
　　 3、针对区域沉降形成的原因、特点及其对高速铁路路基工程的影响提出了相应的工程措施，主要包括修筑期的地基加固处理，运营期的沉降自动化监测系统及注浆加固措施以及相关的控制地下水开采措施。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与研究意义

1．2 区域沉降的国内外研究现状

1．2．1 区域沉降成因概述

1．2．2 国内外区域沉降的发展与现状

1．2．3 区域地面沉降对工程结构物影响的研究现状

1．2．4 抽水引起地面沉降数学模型应用现状

1．3 本文研究方法及研究内容

第2章 区域沉降的影响因素分析与计算

2．1 影响区域沉降的主要因素

2．1．1 土层性质对区域地面沉降的影响

2．1．2 地下水位变化对区域地面沉降的影响

2．2 含水砂层与软土层变形模拟

2．2．1 三维快速拉格朗日法简介

2．2．2 流固耦合法建模步骤

2．2．3 采用流固耦合法建立模型

2．3 砂土层建模计算结果及分析

2．3．1 砂土层沉降模式分析

2．3．2 砂土层厚度影响分析

2．3．3 水位降深影响分析

2．4 粘土层建模计算结果及分析

2．5 粘土、砂土层沉降对比分析

2．5．1 粘土、砂土层沉降相同点

2．5．2 粘土、砂土层沉降不同点

2．6 天津-德州地区区域沉降特点及主要影响因素

2．6．1 天津-德州地区区域沉降特点

2．6．2 天津-德州地区区域沉降主要影响因素

2．7 常州-上海地区区域沉降特点及主要影响因素

2．7．1 常州-上海地区区域沉降特点

2．7．2 常州-上海地区区域沉降主要影响因素

2．8 本章小结

第3章 区域沉降对高速铁路路基的影响分析与模拟

3．1 高速铁路路基工程要求

3．2 区域沉降对路基工程的影响

3．2．1 区域均匀沉降对路基的影响

3．2．2 区域不均匀沉降对路基的影响

3．3 开采浅层地下水引起区域沉降对路基的影响模拟

3．3．1 开采浅层地下水模拟计算方案

3．3．2 实例概况与参数取值

3．3．3 模型建立与网格划分

3．3．4 流体边界条件

3．3．5 流固耦合分析方法选择

3．3．6 模拟计算结果及分析

3．4 本章小结

第4章 应对区域沉降的高铁路基工程对策

4．1 区域沉降地区高速铁路地基加固处理

4．1．1 区域沉降地区京沪高速铁路地基处理加固技术选择原则

4．1．2 区域沉降地区高速铁路地基加固处理措施简述

4．1．3 区域沉降地区长大路基地段地基处理

4．1．4 区域沉降地区与桥隧相连处路基地段地基处理

4．1．5 区域沉降地区加强过渡段设计措施

4．2 运营期高铁路基不均匀沉降处理对策

4．2．1 建立运营期高速铁路路基自动化沉降监测预警系统

4．2．2 运营期高铁路基不均匀沉降注浆加固处理

4．3 区域沉降影响因素的其它控制措施

4．3．1 地下水开采控制措施

4．3．2 避免工程建设及优化施工工艺

4．3．3 深入水资源利用及区域沉降理论研究

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及主要科研工作