二路基土的强度与变形特性.ppt

路基土强度与变形特性 路基土的压实特性 路基土的强度特性 路基土的变形特性 一、路基土的压实特性 路基土压实原理 ： 在土体的三相结构中，土颗粒组成了土体的骨架、其表现为土体的体积；土颗粒之间的孔隙为水和空气所充满。在压实机械的作用下、土颗粒之间相互错动而使土骨架所占据的体积减小，密度增大。土颗粒孔隙中的气体可排出，孔隙水如含量较多或无法排出则易出现“弹簧土”现象而导致无法压实。 细粒土的最优含水率 ： 土的最优含水率可在试验室通过击实试验测得，称为击实试验或Procter实验。试验时将同一种土配制成若干份不同含水率的试样，用标准的击实能量分别对每一份试样进行试验，然后测定各试验击实后的含水率和干密度，从而绘制含水率与干密度的关系曲线，称为击实曲线。 粗粒土的压实机理： 含水率对粗粒土的影响较小：粗粒土包括各种粗细砂、砂砾石、砾石土、碎石土、填石等大粒径土体材料，该类土体由于粒径较大故孔隙水以自由水形式存在并便于排出。 静力压实机械作用效果有限，采用振动、夯击等压实机械可取得较好的压实效果：粗粒土在压实机械的作用下颗粒之间相互挤压错动而密实。由于颗粒较大而相互之间存在咬合力和摩擦力的作用。 为实现粗粒土的密实可通过合理的颗粒级配来予以实现，从而消除颗粒之间较多孔隙的存在。 路基土压实影响因素 ： 含水率 颗粒级配与孔隙率 土的性质 压实功 压实厚度 施工工艺 二、路基土的强度特性 临界动强度： 由土的动力特性试验可知，对于不同压实程度的路基土均存在一个临界动强度值，在小于该临界动强度的动载作用下土样所发生塑性变形累积速率呈收敛减小趋势直至稳定，不再发生新的塑性变形；而在超出此临界值后，填土在动载作用下产生的塑性变形累积速率不收敛、最终导致破坏的发生。 临界动强度与土性密切相关，涉及土的类型、密实度、含水率及周边应力状态等因素。 临界动强度的应用： 确定铁路基床表层的厚度，即“动强度控制法” 通过控制由列车动载传递于基床底层表面上的动应力不应超过此处填料的临界动应力，从而在运营过程中不出现累积塑性变形，确保路基变形的稳定。 路基土的动强度和荷载动应力随深度变化的曲线的交点即代表了所需确定的路基基床表层厚度。在此交点以上的列车动载作用大于路基填料的临界动应力，则需通过提高压实度或换填优质填料等方法予以处理，从而提高路基填料抵抗列车动载作用的能力。 三、路基土的变形特性 路基变形主要包含以下三个方面：①运营阶段行车引起的基床累积下沉；②列车行驶中路基面的弹性变形；③路基本体填土及地基的压密下沉。 基床累积下沉：由列车动荷载引起的，这类下沉是一个累积过程。对于普通土质路基的有碴轨道，可通过起道调整来处理。为使列车安全运行和保持乘车的舒适性，要经常地进行轨道维修作业。因此，累积下沉量的大小限制较宽，它与轨道的维修模式和维修费用有关。 佐藤吉彦和平野雅之估算轨道下沉的方法 对于客运专线铁路路基是不允许有显著的累积下沉的。 减少累积下沉，同时减缓变形的速率。其办法之一是把动应力控制在临界动应力的范围内办法之二是改善动应力的分布，特别是沿线路纵向动应力的分布特征，尽量减少加荷、卸荷的重复次数，延长维修周期。 高速行驶中路基的弹性变形： 确定路基的弹性变形控制值需考虑两个因素：①基床表层不发生结构破坏；②由于基床表层弹性变形导致轨面的弹性变形（钢轨挠度）应满足高速行车的舒适度和安全要求。 按照客运专线铁路路基的压实标准及轮载情况，计算当路堤高度为5、7、10 m时的路基面的弹性变形，结果表明，其变形值一般在1.32～2.25 mm范围内。 路基填土的压密下沉： 填土的压密下沉属永久下沉，是由填土的自重（包括轨道上部建筑）引起的。包括施工阶段的下沉和施工完成后的下沉 路堤填土本身的压密下沉约为填土高度的0.1%～1%；路堤本体的压密下沉在通车后大约1年即渐趋稳定。 四、路基的工后沉降 无碴轨道路基工后沉降应符合扣件调整能力和线路竖曲线圆顺的要求。工后沉降不宜超过15mm；沉降比较均匀并且调整轨面高程后的竖曲线半径符合要求，允许的工后沉降为30mm。 路基与桥梁、隧道或横向结构物交界处的工后沉降差不应大于5mm，不均匀沉降造成的折角不应大于1/1000。 有碴轨道路基工后沉降应符合下表的要求 其他应注意的问题： 无碴轨道路基的工后沉降标准将更加严格 长期动荷载作用下的路基沉降问题随着列车速度的提高将更加明显 * * 控制变形的挠曲角θ解释图 有碴轨道路基工后沉降控制标准 * *