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土工格室在铁路软弱基床加固中的应用

杨晓华 戴铁丁 许新桩

杨晓华, 戴铁丁, 许新桩. 土工格室在铁路软弱基床加固中的应用[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(2): 42-46.
引用本文: 杨晓华, 戴铁丁, 许新桩. 土工格室在铁路软弱基床加固中的应用[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(2): 42-46.
YANG Xiao-hua, DAI Tie-ding, XU Xin-zhuang. Geocell application in reinforcing soft subgrade of railway[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(2): 42-46.
Citation: YANG Xiao-hua, DAI Tie-ding, XU Xin-zhuang. Geocell application in reinforcing soft subgrade of railway[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(2): 42-46.

土工格室在铁路软弱基床加固中的应用

基金项目: 

国家西部交通建设科技项目 2001 318 812 59

详细信息
    作者简介:

    杨晓华(1961-), 男, 河北唐山人, 长安大学教授, 博士研究生, 从事岩土与隧道工程研究

  • 中图分类号: U213.1

Geocell application in reinforcing soft subgrade of railway

More Information
    Author Bio:

    Yang Xiao-hua(1961-), male, professor, 86-29-82334445, xiaohuay@126.com

  • 摘要: 为有效加固铁路软弱基床, 保证列车安全运营, 运用Marc软件对土工格室加固基床的工程性状开展了有限元分析, 分别选择34cm×10cm、40cm×10cm、34cm×15cm和40cm×15cm(焊距×高度)4种规格的土工格室, 应用平板载荷试验方法进行了土工格室加固的软弱基床承载力足尺模型试验, 同时采用土工格室加固方法, 对阳安铁路K241+450~550段的软弱基床进行了处治。结果表明土工格室可有效约束软弱基床的侧向位移和扩散应力, 最大侧向位移可减少17%, 最大竖向应力减少9.3%, 且使应力分布更加均匀; 加固后的基床承载力达180kPa以上, 降低加固费用6%~12%;加固地段6a累计最大沉降为28mm, 最小沉降为13mm, 达到了加固铁路软弱基床的目的。

     

  • 图  1  土工格室结构

    Figure  1.  Geocell structure

    图  2  无土工格室土体受力状态

    Figure  2.  Stress state without geocell

    图  3  土工格室加固土体受力状态

    Figure  3.  Stress state with geocell

    图  4  计算模型及边界条件

    Figure  4.  Calculating model and bourdary restrain

    图  5  基床表面沉降曲线Fig.5 Settlement curves of subgrade surface

    图  6  基床侧向位移曲线Fig.6 Lateral replacement curves of subgrade

    图  7  竖向土压力曲线

    Figure  7.  Vertical earth pressure distribution curves

    图  8  试验模型

    Figure  8.  Test model

    图  9  土工格室加固基床荷载-位移曲线Fig.9 Load-replacement curves of reinforced subgrade

    图  10  0砂填基床荷载-位移曲线Fig.10 Load-replacement curves of filled sand subgrade

    图  11  设计横断面

    Figure  11.  Designed cross section

    表  1  土工格室材料性能指标

    Table  1.   Geocell indices

    环境应力开裂时间/h 低温脆化温度/℃ 高温软化温度/℃ 拉伸屈服强度/MPa 拉伸模量/MPa 焊缝处抗拉强度/(N·cm-1) 边缘联接处抗拉强度/(N·cm-1) 中间联接处抗拉强度/(N·cm-1)
    1000 -60 124 24 650 106 260 162
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    表  2  计算参数

    Table  2.   Computational parameters

    容重/(kN·m-3) 粘聚力/kPa 摩擦角/(°) 弹性模量/MPa
    砂砾层 20.0 0 45 72.0
    土工格室层 19.0 190 45 90.0
    软基层 17.5 15 20 2.0
    正常土层 19.0 40 40 30.0
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    表  3  模型试验用砂砾筛分结果

    Table  3.   Screening sand-gravel result of model test

    编号 筛孔(mm)通过量/%
    40.0 30.0 20.0 10.0 5.0 2.5 1.2 0.6
    1 96.2 77.3 27.9 12.7 7.4 6.6 6.2 1.4
    2 97.2 80.4 20.6 8.9 6.8 6.4 6.2 1.8
    平均 96.7 78.8 24.2 10.8 7.1 6.5 6.2 1.6
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    表  4  试验用砂筛分结果

    Table  4.   Screening sand result of test

    编号 筛孔(mm)通过量/%
    0.600 0.300 0.150 0.074
    1 93.2 52.1 19.7 2.1
    2 91.3 49.6 17.3 1.7
    平均 92.2 50.8 18.5 1.9
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    表  5  现场观测数据

    Table  5.   Observation settlement data /mm

    测点位置 观测时间
    1997-1-26 1997-5-8 1997-10-18 1998-5-10 1998-10-20 1999-5-6 1999-10-25 2000-5-10 2000-10-24 2001-5-15 2001-10-21 2002-5-12 2002-10-28
    K241+455 右轨下 8.766 8.760 8.752 8.751 8.747 8.746 8.744 8.744 8.742 8.742 8.742 8.742 8.742
    左轨下 8.765 8.761 8.753 8.751 8.748 8.748 8.745 8.744 8.744 8.744 8.740 8.740 8.740
    道心 8.765 8.762 8.755 8.754 8.750 8.749 8.748 8.748 8.748 8.748 8.748 8.748 8.748
    右路肩 8.763 8.761 8.757 8.756 8.754 8.754 8.753 8.753 8.752 8.752 8.750 8.750 8.750
    左路肩 8.763 8.762 8.756 8.756 8.755 8.755 8.752 8.752 8.748 8.748 8.748 8.748 8.748
    K241+475 右轨下 8.768 8.762 8.758 8.754 8.749 8.748 8.745 8.745 8.741 8.741 8.741 8.741 8.741
    左轨下 8.769 8.764 8.758 8.755 8.751 8.751 8.747 8.747 8.744 8.744 8.742 8.742 8.742
    道心 8.767 8.763 8.759 8.757 8.753 8.752 8.750 8.749 8.749 8.749 8.749 8.749 8.749
    右路肩 8.765 8.762 8.757 8.755 8.753 8.753 8.752 8.752 8.752 8.751 8.751 8.751 8.751
    左路肩 8.765 8.761 8.756 8.755 8.755 8.755 8.753 8.752 8.750 8.750 8.750 8.750 8.750
    K241+495 右轨下 8.766 8.761 8.753 8.752 8.751 8.747 8.743 8.743 8.740 8.740 8.738 8.738 8.738
    左轨下 8.768 8.762 8.755 8.753 8.751 8.748 8.742 8.742 8.740 8.740 8.740 8.740 8.740
    道心 8.768 8.763 8.760 8.757 8.753 8.750 8.747 8.747 8.747 8.747 8.747 8.747 8.747
    右路肩 8.764 8.761 8.757 8.755 8.752 8.752 8.750 8.750 8.748 8.758 8.748 8.748 8.748
    左路肩 8.764 8.762 8.755 8.753 8.753 8.752 8.751 8.750 8.750 8.750 8.750 8.750 8.750
    注: 表中高程为相对高程, 基点设为10.000 m。
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  • 收稿日期:  2004-09-02
  • 刊出日期:  2005-06-25

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