高速鐵路軟土地基沉降變形規律與控制方法研究

《高速鐵路軟土地基沉降變形規律與控制方法研究》是依託河海大學，由劉漢龍擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：高速鐵路軟土地基沉降變形規律與控制方法研究
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：劉漢龍
• 依託單位：河海大學

項目摘要

軟土地區高速鐵路工後沉降控制是一個複雜課題，儘管我國已有數條客運專線投入運營，但以橋代路為主，路堤工後沉降能否達到技術要求尚無定論，目前大規模的高鐵建設急需解決這個難題。本項目針對軟弱土的複雜性和高鐵工後沉降要求嚴格的特點，通過室內大中型靜動三軸和流變三軸試驗、大型模型槽和現場原位試驗及現場監測、數值仿真和理論分析等手段，重點研究高速鐵路路堤荷載和列車動載條件下軟弱地基土固結、次固結變形特性和基床填料的動力損傷特性，研究樁網、樁板及樁筏結構複合地基控制軟土地基沉降變形特性等內容，揭示複雜條件下高速鐵路軟土地基變形機理，建立路堤荷載和高速列車動載下考慮軟弱土結構性本構模型、長期變形計算方法、樁網、樁板及樁筏結構等複合地基沉降變形計算方法、樁基-墊層和路堤耦合作用基本理論、基床填料動力損傷模型以及動力損傷引起的路堤累積變形預測方法、路橋過渡段差異沉降等，為我國鐵路建設和安全維護提供科學依據。

結題摘要

項目對高速鐵路軟土地基沉降變形規律與控制方法進行系統研究，有效完成預計研究目標，並取得系列研究成果：（1）揭示路堤荷載下高速鐵路軟土地基沉降變形機理，並提出控制方法：①針對高速鐵路地基軟弱土的結構性特徵與次固結變形特性，提出結構性土的累積變形預測模型；②開展PCC樁-網結構複合地基沉降控制長期現場監測試驗研究，揭示加筋墊層剛性承台效應和拉膜效應特徵等影響下PCC剛性樁承式路堤受力機理；③開展XCC樁-板結構複合地基沉降控制與變形機理研究，並提出樁板式路堤整體變形預測方法；④開展樁-筏結構複合地基沉降控制與變形機理研究，提出筏板下地基反力模型的路堤荷載下樁-筏結構複合地基沉降計算方法。（2）揭示高速列車荷載下軟土地基沉降變形機理，並結合控制方法探討高速列車荷載-路堤-樁網/樁筏/樁板結構-地基耦合相互作用機理：①開展高速列車荷載作用下軟土動力特性研究，揭示不同頻率、圍壓的長期交通循環荷載作用下動應力和孔壓變化模式及臨界動應力比及其強度的發展規律；②揭示高速列車荷載作用下PCC樁承式路堤工作性狀，著重揭示PCC 樁動力回響和土拱效應特徵；③剖析飽和地基中PCC樁複合地基的動力回響，完善高速列車移動荷載下樁基-墊層和路堤的耦合振動理論；④分別從實測和室內試驗出發，提出高速列車荷載下複合地基和軟土下臥層累積變形計算方法；⑤開展高速鐵路地基沉降動態觀測，提出CFG樁-網複合地基工後沉降預測方法。（3）開展高速鐵路基床的動力特性與路堤變形規律研究：①研究圍壓、壓實度和頻率對路基基床材料動彈性模量影響，揭示了路基基床材料瞬態動力學特性；②開展高速鐵路基床填料大型動三軸試驗，分析載入波形、頻率、含水率對殘餘變形和動態回彈模量的影響，揭示了高速鐵路基床累積變形規律；③開展高速鐵路基床的損傷特性足尺模型試驗，揭示路基基床材料的動力損傷特性；④通過分析預測建設期、運營期等的路基沉降規律，提出了高速鐵路動力損傷引起路堤變形的預測與控制方法。（4）基於速度、基床厚度和剛度影響因素分析，開展高速鐵路列車-軌道-路基-路堤-軟土介質動力耦合系統數值模擬，揭示累計塑性變形規律，提出了工後沉降預測方法。（5）開展高速鐵路路橋過渡段差異沉降研究，分析倒梯形過渡段的坡比以及過渡段的彈性模量對路橋過渡段沉降的影響。項目研究成果為我國高速鐵路設計、建設和安全維護提供重要參考依據。