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戈壁区不良填料路基设计施工技术研究

作　者: 陈锋
导　师: 韩自力
学　校: 中国铁道科学研究院
专　业: 岩土工程
关键词: 戈壁土填料无粘性土坡面防护坡面稳定强度指标表观粘聚力
分类号: U213.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

中国的沙漠戈壁总面积达130.8万平方公里,新疆、青海、甘肃、内蒙古、陕西、吉林和黑龙江7个省区均有分布。随着经济建设的发展,在国家中长期路网规划下,广袤的沙漠戈壁地区修建高速铁路已成为发展的必然趋势。目前正在建设的兰新第二双线,设计速度高,全长1800多公里,穿越沙漠戈壁地区约900公里,路基约1200公里,环境特殊,干旱多风,降水少而集中,填料普遍以砾石、砂砾和砂为主,缺少黏聚力,级配不良,压实困难,水稳定性差,路基冲刷严重,而目前尚无坡面防护设计的计算方法。戈壁区不良填料的路基设计施工技术是当前大规模高速铁路建设中亟待解决的关键问题。论文以兰新第二双线为依托,针对戈壁地区不良填料存在的问题,通过室内试验、现场试验、理论分析和数值计算等多种方法,开展戈壁区不良填料的基本性质、施工工艺、质量检测、边坡稳定性和坡面防护设计的研究。试验获得了兰新第二双线戈壁土填料的物理力学特性。其普遍具有黏性颗粒含量少,凝聚性差,粒径缺失,级配不良等显著特点;填料内摩擦角在压密前后的变化与颗粒形状有关,角砾料压密后内摩擦角有一定增大,而细圆砾料变化不明显。研究形成了典型戈壁土填料的路基施工工艺和质量检测技术。戈壁土填料施工碾压时,由于缺乏黏聚力,土体间侧向约束不足,在动力作用下易流动,压实困难,适当控制含水率,可以产生一定的表观黏聚力,增强土体间的侧向约束,从而有效提高压实功效。为避免K30和Ev2的测量时土体表面流动的影响,路基压实后应尽快检测。分析提出了戈壁土路基边坡稳定的加固措施。戈壁土路堤边坡采用层间距0.6m、长度3m的土工格栅加强后,边坡坡体的稳定性增强,土工格栅加筋对戈壁土路基边坡稳定具有明显的加强作用。研究揭示了坡面防护的作用机理,坡面防护层为坡面土体提供了有效的法向附加力,增强了坡面土体的稳定性。坡面潜在破坏趋势有鼓胀变形、折线滑动和坡面局部缺失情况下的顺坡滑动,基于防护层与土体的相互作用和极限平衡理论,研究建立了坡面稳定分析模型,提出了坡面设计计算方法。针对兰新第二双线的典型路基坡面防护结构,计算了其在干燥和坡面渗流状态下的顺坡滑动、坡面鼓胀和折线滑动三种模式的安全系数及临界饱和深度,为路基边坡的坡面防护设计提供了依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 概述  9-22
  1.1 研究背景  9-15
  1.2 国内外现状介绍  15-19
    1.2.1 填料分组现状  15
    1.2.2 填料工程性质研究现状  15-16
    1.2.3 边坡稳定分析现状  16-17
    1.2.4 边坡防护研究现状  17-19
  1.3 存在问题  19
  1.4 研究内容与方法  19-20
  1.5 技术路线及关键技术  20-22
2 戈壁土填料的物理力学性质  22-33
  2.1 戈壁土的物理性质  22-25
  2.2 戈壁土的力学性质  25-30
    2.2.1 试验方法  25-28
    2.2.2 强度指标  28-30
  2.3 含根土的力学性质  30-32
  2.4 小结  32-33
3 施工工艺及质量检验  33-37
  3.1 施工工艺  33-34
  3.2 质量检验  34-36
  3.3 小结  36-37
4 边坡坡体滑动稳定分析  37-42
  4.1 稳定计算分析  37-41
    4.1.1 边坡坡体稳定分析  37-38
    4.1.2 加筋边坡坡体稳定分析  38-41
  4.2 小结  41-42
5 边坡坡面稳定分析  42-91
  5.1 坡面冲刷与变形破坏  42-53
    5.1.1 坡面冲刷  42-48
    5.1.2 变形破坏  48-53
  5.2 坡面稳定计算分析  53-74
    5.2.1 坡面顺坡滑动稳定分析  56-61
    5.2.2 坡面鼓胀受力分析  61-68
    5.2.3 坡面折线滑动稳定分析  68-74
  5.3 植被防护坡面稳定分析  74-75
  5.4 坡面防护试验与分析  75-89
    5.4.1 室内试验  75-77
    5.4.2 现场试验  77-89
  5.5 小结  89-91
6 路基结构形式优化  91-94
7 结论与建议  94-96
8 展望  96-97
参考文献  97-99
致谢  99-100
详细摘要  100-110

戈壁区不良填料路基设计施工技术研究

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