海南東環(huán)城際鐵路客運(yùn)專線類土質(zhì)路基工后沉降控制.pdf

1、本論文主要依托海南東環(huán)城際鐵路客運(yùn)專線，分析沿線的花崗巖殘積層等的物理、化學(xué)性質(zhì)，探尋類土質(zhì)影響工后沉降控制較為嚴(yán)重的物化指標(biāo)。 作者主要討論了類土質(zhì)自身的8個(gè)物化指標(biāo)：礦物成分、含水量、塑性指數(shù)、顆粒級(jí)配、孔隙特征、壓縮特性、結(jié)構(gòu)特征以及風(fēng)化程度，即類土質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和力學(xué)方面的性質(zhì)。其次整理沉降監(jiān)測資料，分析上述指標(biāo)與沉降控制間的相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)的大小則反映了對(duì)沉降控制影響的大小。最后，論文借助FLAC3D數(shù)值模擬軟件以及

2、理正巖土工程計(jì)算軟件對(duì)顯相關(guān)的前3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行模擬，預(yù)測各階段路基的沉降值，再以現(xiàn)場實(shí)際的沉降監(jiān)測資料，對(duì)數(shù)值模擬的結(jié)果給予檢算和驗(yàn)證。論文取得的研究成果主要有以下幾個(gè)方面： (1)論文詳細(xì)的闡述了類土質(zhì)的成因、組成以及物理、化學(xué)性質(zhì)：其形成主要是由于軟硬巖自身不同物質(zhì)成分的物理、水理、化學(xué)以及熱學(xué)性質(zhì)等的差異，導(dǎo)致巖石在遭受風(fēng)化作用時(shí)的脹縮、熱分布、含水特征等不同，巖石內(nèi)部出現(xiàn)差異風(fēng)化，從而，巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、化學(xué)成分、顆粒大小

3、等逐漸發(fā)生變化，巖石發(fā)生不同程度的風(fēng)化，類土質(zhì)由之形成。同時(shí)，論文在以往類土質(zhì)定義的基礎(chǔ)上，主要針對(duì)類土質(zhì)本身的物理化學(xué)性質(zhì)，從類土質(zhì)的成因、結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成方面完善其定義：類土質(zhì)是由巖體風(fēng)化而成的、物理化學(xué)及力學(xué)性質(zhì)明顯區(qū)別于均質(zhì)土體、巖石的土體物質(zhì)或破碎巖體物質(zhì)，包括巖體全風(fēng)化物以及全風(fēng)化殘積物。其中，全風(fēng)化物保留或部分繼承了原巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征；全風(fēng)化殘積物已喪失了原巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征，但物質(zhì)成分同全風(fēng)化物相似。 (2)影響

4、工后沉降的因素很多，就類土質(zhì)本身的物理、化學(xué)性質(zhì)而言，都難以計(jì)數(shù)，而且各影響因素之間還存在或多或少相互牽連。作者在閱讀大量已有花崗巖全風(fēng)化文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，分析整理出類土質(zhì)的8個(gè)物理、化學(xué)指標(biāo)：礦物成分、含水量、塑性指數(shù)、顆粒級(jí)配、孔隙特征、壓縮特性、結(jié)構(gòu)特征以及風(fēng)化程度。之后，通過初期對(duì)上述8個(gè)指標(biāo)分別做沉降監(jiān)測，基于它們各自對(duì)沉降的貢獻(xiàn)，分析它們對(duì)沉降控制的相關(guān)程度，按照相關(guān)系數(shù)由大到小排序依次為：含水量、顆粒級(jí)配、礦物成分、風(fēng)化程度、

5、殘余結(jié)構(gòu)、孔隙特征、塑性指數(shù)和壓縮特性。 (3)變形的實(shí)質(zhì)即是原有應(yīng)力場或應(yīng)變場的改變，路基的沉降即是在進(jìn)行路基填筑過程中，由于上部荷載的作用，使路基新的應(yīng)力場生成。FLAC3D基于有限差分原理，摩爾-庫侖材料模型能夠有效模擬土質(zhì)材料地應(yīng)力場的生成；另外，理正(軟土)路基設(shè)計(jì)軟件是工程中較為常用的路基沉降計(jì)算軟件，因此論文選取了FLAC3D數(shù)值分析軟件及理正(軟土)路基設(shè)計(jì)軟件對(duì)路基的工后沉降做模擬分析。FLAC3D模擬了基床開

6、挖、換填，路堤填筑時(shí)地應(yīng)力場的變化，總的趨勢表現(xiàn)為換填壓實(shí)過程，路基以均勻沉降為主，橫向邊界由于邊界效應(yīng)影響，其位移矢量與路基中心相比，相對(duì)較??；路堤填筑過程中，路堤下部基床則以盆型曲線沉降，沉降量隨深度的遞增而減小。FLAC3D計(jì)算類土質(zhì)路基最終沉降量為：362.4mm。理正忽略了開挖對(duì)路基應(yīng)力場的影響，通過路基類土質(zhì)分層賦予不同的力學(xué)參數(shù)，綜合考慮路基表層換填、路堤類土質(zhì)填筑、路床及以上列車、軌道等荷載以及超載預(yù)壓等載荷情況，分別計(jì)