[發(fā)明專利]消除鐵路、公路路基黃土液化的地基處理技術(shù)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810231710.X
• 申請日: 2008-10-13
• 公開（公告）號: CN101392525A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王家鼎;謝婉麗;谷天峰;康衛(wèi)東;王亞玲
• 申請（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類號: E02D3/00
• 分類號: E02D3/00;E02D3/046;E02D3/08
• 代理公司: 西安西達(dá)專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 謝 鋼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高速鐵路和高速公路路基黃土在車輛長持時、小振幅作用下發(fā) 生液化的地基處理技術(shù)，屬于地球科學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著我國西部大開發(fā)的不斷深入和中部崛起，黃土地區(qū)鐵路、公路等基礎(chǔ) 建設(shè)取得了長足的發(fā)展，大大地推動了地方經(jīng)濟建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展，特別是黃 土地區(qū)新建的鄭(州)——西(安)高速鐵路(客運專線)的建設(shè)將會極大地緩解黃土 地區(qū)的交通壓力。在我國黃土地區(qū)修建高速鐵路和高速公路，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)極高， 建成后鐵路地基(基床)沉陷變形不能超過+1.5cm。然而，黃土(特別是Q₄黃 土和Q₃黃土)結(jié)構(gòu)疏松、具大孔隙性，力學(xué)強度差，作為鐵路地基(基床)的 這種黃土在外界因素(水、列車振動及地震等)作用下極易產(chǎn)生沉陷變形(包括黃 土濕陷、振陷和液化等)。有關(guān)高速鐵(公)路建設(shè)中黃土濕陷問題，國內(nèi)外學(xué) 者有深入的研究，并有較為成熟的防治措施。但是還有一類列車長持時振動(長 期單向循環(huán)動荷載)引起的鐵路地基黃土災(zāi)害鏈——黃土振陷和黃土液化，并 沒有引起人們的重視，也正是現(xiàn)行《黃土規(guī)范》、《鐵路路基規(guī)范》及其他相關(guān) 規(guī)范中缺少的內(nèi)容。但這類黃土災(zāi)害恰恰是目前黃土地區(qū)高速鐵(公)路建設(shè) 中所遇到的關(guān)鍵問題，急需從源頭上進(jìn)行研究，以便指導(dǎo)黃土地區(qū)高速鐵(公) 路路基設(shè)計及施工。

縱觀黃土地區(qū)的鐵路、公路黃土地基(基床)沉陷變形，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為是 黃土濕陷造成的，因此現(xiàn)有的黃土地基處理方法都是以消除濕陷為前提，而不 考慮消除黃土的振陷和液化。然而，在黃土區(qū)已運營的鐵(公)路和機場跑道沿線 出現(xiàn)了不少的黃土地基沉陷變形，如隴海鐵路、鄭-西高速公路、銅-黃高速公路、 西-寶高速公路、祁臨高速公路及蘭州中川機場老跑道等。究其原因，發(fā)現(xiàn)它不 僅與黃土濕陷變形有關(guān)，而且還與列車和飛機的長持時反復(fù)循環(huán)振動有關(guān)。有 的學(xué)者認(rèn)為列車的振動幅度較小不足以引起道路地基黃土振陷、液化或滑移。 但對于一次或短期小振幅的振動荷載來講，的確不易引起道路地基黃土振陷、 液化或滑移，然而，鐵路的運營達(dá)幾十年至上百年，其振動的長期性是顯而易 見的。發(fā)明人認(rèn)為高速鐵路地基黃土受這種小振幅的循環(huán)持久振動(據(jù)歐美和日 本等國家的實測資料，列車振動通過路基向下傳遞，在地基中振動應(yīng)力的最大 影響深度為4m，高速鐵路影響更大些，可達(dá)5-6m)而產(chǎn)生累計變形，這種長期 累計變形一旦超過黃土破壞臨界值便會產(chǎn)生振陷(非飽和)、液化(飽和)甚至導(dǎo)致 滑移。由土動力學(xué)理論和實驗可知，長持時、小振幅的組合與短持時、大振幅 的組合是等同的，同樣是不容忽視的。加之黃土具有大孔隙性，疏松，在不大 的振動荷載長期累計作用下易失穩(wěn)變形進(jìn)而引起振陷(非飽和)、液化(飽和)甚至 滑移(小角度傾斜滑移)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出消除鐵路、公路路基黃土液化的地基處理技術(shù)。

本發(fā)明內(nèi)容如下：

對于鐵路、公路路基經(jīng)過表層換土墊層、淺部強夯、中部水泥擠密樁和/或 深部DDC樁處理后，地基的壓實程度達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)可消除液化：含水量達(dá)到飽 和，干密度ρ_d≥1.69g/cm³，平均壓實系數(shù)≥0.94，平均擠密系數(shù)≥0.95。

黃土液化是指飽和黃土在振動作用下突然破壞而呈現(xiàn)液態(tài)的現(xiàn)象。一般認(rèn) 為黃土液化的判別標(biāo)準(zhǔn)為：(1)孔壓比≥0.7；(2)累積應(yīng)變≥3％，且孔壓比≥0.2；這 兩個標(biāo)準(zhǔn)哪一個先達(dá)到就采用哪一個。

發(fā)明人在黃土地區(qū)采集了大量的樣品，在室內(nèi)進(jìn)行擊實試驗和擊實黃土的 動三軸試驗，研究了不同干密度的黃土液化規(guī)律。在潼關(guān)(VIII度區(qū))進(jìn)行的上 述試驗獲得擊實黃土干密度與孔壓比之間的關(guān)系，如表1和圖1所示。

表1?潼關(guān)擊實黃土樣品的動三軸液化試驗結(jié)果

同理，發(fā)明人在靈寶(VII度區(qū))進(jìn)行同樣的試驗獲得擊實黃土干密度的與 孔壓比之間的關(guān)系，如表2和圖2。

表2?靈寶擊實黃土樣品的動三軸液化試驗結(jié)果