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路 基 填 料 及 压 实

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路 基 填 料 及 压 实

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
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  1. 路 基 填 料 及 压 实

  2. 一 路基填料及分类 • 构成路基的土常按颗粒大小分为细粒土、粗粒土和岩质土 • 有时也按土的渗水性把它们区分为渗水土和非渗水土 • 在路基工程中,常依据土在压实后的工程性质能否满足要求而分为A、B、C、D、E五组

  3. A组填料 • 也称为优质填料,如级配良好的各种硬质块石、碎石土和粗、中砂 • 压实后,常可使堤身保持持久的良好状态 • 由于级配良好,施工方法适当,压实时所需的压实动能也少

  4. B组填料 • 为良好填料,为级配不良的各种碎石土,粗、中砂土,允许在碎石土中含有15%~30%的细粒土,此外还包括由硅质或钙质胶结的软块石以及细砂,粘砂,砂粉土和砂粘土 • 因级配不良或含有少量细粒土,力学性质受细粒土的影响,稍差于A组,硅质或钙质胶结的软块石,因质软而少棱角,压实后的强度低于硬块石 • 这组土在压实后的力学性能仍可使路堤称为轨道的平顺稳固的支承体,所以是良好的填料

  5. C组填料 • 为可使用的填料,包括细粒土含量在30%以上的碎石土,易风化的泥质胶结软块石和粉砂,粉土,粉粘土 • 因细粒土含量增大和粉土类土易受水温因素的作用,土的强度将低于B组,特别是粉土类土不宜用于同时受水浸润和受振动力作用的情况 • 如土在压实后能保持干燥状态,则其强度也仍可满足堤身性状要求

  6. D和E组填料分别为不应使用和严禁使用的填料 • D组如粉粘土、粉土和已风化成泥状的严重风化软块石等,E组如有机质含量较高的有机质土等 • 因为这两组土的力学性质差,在受水温因素的影响下强度降低,不能确保堤身持久稳固,所以一般不应使用

  7. 二 路基填料的压实要求 • 我国现行规范规定普速线路路基基床表层应使用A、B组填料,但应满足一定的压实度要求 • 基床底层的土质要求同上,但压实标准可适当降低,在土质无法满足时,也可取用稍差的土,但应作土质改良处理

  8. 在路堑中,基床表层的土质要求如不能满足与路堤相同的要求,如土的密实度低于路堤基床表层的要求时,则应采取压实措施;如土质不符合要求,如为易风化的泥质软岩和塑性指数和液限均大于规定值的粘性土时,则在年平均降水量大于500mm地区,应采取换填或土质改良措施,其处理深度应达到基床表层的规定深度,其范围应达到线路中心线左右两侧各3m。在路堑中,基床表层的土质要求如不能满足与路堤相同的要求,如土的密实度低于路堤基床表层的要求时,则应采取压实措施;如土质不符合要求,如为易风化的泥质软岩和塑性指数和液限均大于规定值的粘性土时,则在年平均降水量大于500mm地区,应采取换填或土质改良措施,其处理深度应达到基床表层的规定深度,其范围应达到线路中心线左右两侧各3m。

  9. 细粒土的压实标准采用压实系数K和地基系数K30判定细粒土的压实标准采用压实系数K和地基系数K30判定 • 粗粒土的压实标准采用相对密度或孔隙率n或K30判定 压实系数 由标准击实试验得出

  10. 地基系数K30是用直径30cm的承压板作载荷试验,通过逐级加载得到逐级加载下的沉降量,K30值大小一般是相应与沉降量0.125cm的载荷,即地基系数K30是用直径30cm的承压板作载荷试验,通过逐级加载得到逐级加载下的沉降量,K30值大小一般是相应与沉降量0.125cm的载荷,即

  11. K30 Tests for Soil Properties • Plate Load test • To evaluate the in-situ supporting power of subgrades - 30cm dia. Plate - Deflection load is set to simulate train loads k 30= p/D where: k = modulus of reaction p = load on plate D = deflection of plate (0.125cm)

  12. 核子湿度密度仪

  13. 现行规范规定的普速线路路基的压实标准 注:kk为重型击实试验的压实系数

  14. 基床表层 表4 级配碎石的基床表层压实标准

  15. 基床底层

  16. 路堤基床以下部分

  17. 路堤与桥涵过渡段 及路堤与路堑过渡段设计原则 • 路堤与桥涵过渡段过渡段长度 • L=A+2H

  18. 路基与横向结构物(立交、框构、箱涵等)过渡段路基与横向结构物(立交、框构、箱涵等)过渡段

  19. 路堤与路堑过渡段

  20. 半堤半堑的处理

  21. 第七节 边坡稳定性分析

  22. 一 路堤边坡设计的一般规定 路堤边坡形式和坡度

  23. 二 路堤边坡稳定性检算 • 按堤身填料经压实后的力学性质和地基条件先设定堤身边坡的形状和坡度

  24. 然后将列车和轨道作用在堤身顶面上的荷载换算成土柱置于堤顶线路位置上,按照常用的边坡稳定性分析计算检算各个已设定堤身断面的边坡稳定性,得出的应满足的要求,[K]为规范允许值然后将列车和轨道作用在堤身顶面上的荷载换算成土柱置于堤顶线路位置上,按照常用的边坡稳定性分析计算检算各个已设定堤身断面的边坡稳定性,得出的应满足的要求,[K]为规范允许值 • 在检算中出现K小于以上要求值时,应放缓边坡,对断面作修改

  25. (一)直线破裂面法 • 当堤身填料为砂、石类土时,如土体失稳,则其破裂面近似为一斜平面,对纵向无限延长的路堤,其稳定性分析可按平面问题进行计算

  26. 设已定的路堤断面如图,则假想的破裂面在图中为一直线AD,它和平面的夹角为α设已定的路堤断面如图,则假想的破裂面在图中为一直线AD,它和平面的夹角为α • 在堤身断面尺寸已知的情况下,不难求得断面ABCD的面积和1延长米的体积,依据已知的土的重度,便可以得出该土体的重量Q 直线破裂面法检算图

  27. Q加上列车和轨道荷载土柱重P以后,按斜面的倾角便可求得其在斜面上法向分力N和切向分力TQ加上列车和轨道荷载土柱重P以后,按斜面的倾角便可求得其在斜面上法向分力N和切向分力T • 设填料的内摩擦角为φ,粘聚力为c,则在这一假想破裂面上的土体与荷载土柱的稳定性就可由求得的抗滑力与下滑力之比得出

  28. 一般地说,Kmin值大致出现在A点位于设定边坡的坡脚处,而D点则在土柱外侧路肩边缘点附近,试算几个假想滑动面后,便可按其变化规律得出K为Kmin的计算值

  29. 砂、石分层填筑的直线破裂面检算图 实际上,路堤各部分填料的性质是不同的,滑动面常可以穿越几个土层

  30. 为此需分段计算,求各段上土体,包括土柱在内的重力Qi和由此而得出的分力Ni与Ti以及ciLi,故可以把上式改为为此需分段计算,求各段上土体,包括土柱在内的重力Qi和由此而得出的分力Ni与Ti以及ciLi,故可以把上式改为 将各值代入式中,便可求得该滑动面的稳定系数K

  31. (二)圆弧破裂面法 • 当路基填料为粘性土时,将破裂面视为一圆柱面 • 在路基工程中用圆弧滑动面法中的条分法进行检算,也用使条分法更完善的毕肖普法 • 在作粗略估算时则应用以条分法为基础的稳定系数法

  32. 1 条分法 • 在路堤体内作一假想的圆弧滑动面 • 然后把滑动面以上的土体,按堤身和荷载土柱等形成的变化点分为许多竖直土条,土条宽度应不大于2~4m 圆弧条分法检算图

  33. 在分条确定后,便可按各分条的断面积,以纵向延长为1m求体积,并据已知土的重度求各分条的重量 Qi • 作通过圆心的垂线,和圆弧段法线的夹角为αi即切线与水平线夹角,由此便可得土条在该圆弧面的法向分力Ni和切向分力Ti,以及按圆弧面段土的计算指标φi和ci及圆弧面段的段长,得抗滑力 圆弧条分法检算图

  34. 将各土条圆弧面段的抗滑力与下滑力乘以对滑动圆心的力臂R,则滑动面上土体的稳定系数K为

  35. 当通过圆心的铅垂线oo'将圆弧分为左右两部分时,在oo'左侧土条的切向力与滑动方向相反,为抗滑力,因此可表示为当通过圆心的铅垂线oo'将圆弧分为左右两部分时,在oo'左侧土条的切向力与滑动方向相反,为抗滑力,因此可表示为 式中 Ti'—过圆心垂线左侧各分条的切向分力

  36. 用圆弧滑动面法的条分法检算设定堤身边坡的稳定性也要作多次试算求得Kmin值才能判定用圆弧滑动面法的条分法检算设定堤身边坡的稳定性也要作多次试算求得Kmin值才能判定 • 一般要求Kmin应大于或等于1.2 • 如建成后路堤在铺轨试运行期间,其K值会因土体压实等而提高,则也可以将1.2改为1.15或1.1

  37. 二 路堑边坡的稳定性检算 • 路堑边坡的稳定性检算方法包括工程地质法和力学检算法 • 可根据不同的土质情况选用不同的检算方法

  38. 1 土质路堑 • 对土质路堑常采用与路堤边坡相同的检算方法 • 对砂性土路堑边坡采用直线破裂面法 • 对粘性土路堑边坡采用圆弧破裂面法

  39. 但应注意的是粘性土路堑边坡在堑顶常可出现干缩或张力作用产生的近于竖直的裂缝,其深度Z0可按朗肯理论计算粘性土土压力算式估算:但应注意的是粘性土路堑边坡在堑顶常可出现干缩或张力作用产生的近于竖直的裂缝,其深度Z0可按朗肯理论计算粘性土土压力算式估算:

  40. 如图所示,可考虑裂缝为滑动圆弧的起点,即滑动面将由AC变为AC‘,若有雨水浸入裂缝,裂缝积水,应将所产生的静水压力力矩计入,为滑动力矩P˙b,同时应考虑因水浸入边坡土体强度下降的不利因素,水压P可按下式计算如图所示,可考虑裂缝为滑动圆弧的起点,即滑动面将由AC变为AC‘,若有雨水浸入裂缝,裂缝积水,应将所产生的静水压力力矩计入,为滑动力矩P˙b,同时应考虑因水浸入边坡土体强度下降的不利因素,水压P可按下式计算 路堑开裂时的边坡稳定检算

  41. 4 折线破裂面法 • 在岩质路堑中和非均质土路堑中,边坡土体中的滑动面往往由软弱面所确定,如各种结构面和地下水浸润面等 • 滑动面形状,一般可由勘探资料判定 • 由于滑动面不是一个单一的平面或曲面,故可将滑动面分为若干直线段组成连续折线,按平面问题采用折线滑动面法作力学分析

  42. 取堑坡顺线路方向1m宽度,假定滑动面以上的土体为一整体,按滑动面段将滑动体分为若干块,滑动时只发生整体运动,块间不发生相对错动和挤压,设滑动面各段的抗剪强度相同取堑坡顺线路方向1m宽度,假定滑动面以上的土体为一整体,按滑动面段将滑动体分为若干块,滑动时只发生整体运动,块间不发生相对错动和挤压,设滑动面各段的抗剪强度相同 折线滑动面检算示意图

  43. 检算顺序如下: (1)计算分块重量为分块面积、单位厚度与边坡土重度之乘积 (2)计算分块土重的下滑分力Ti和法向分力Ni (3)根据各分块的滑段长和滑面土的抗剪强度以及极限平衡原理可分析斜坡的稳定性

  44. ①第1块 滑动力T1抗滑力c1l1+N1tgφ1 (滑面粘聚力为c1;内摩擦角为φ1 ) 为计入稳定系数K(>1),可将滑动力加大为KT1或将滑面强度减小K倍即取tgφ/K和c/K为强度指标,所以,第1块的剩余下滑力E1为

  45. ②第2块 当E 1>0时,需计入其对第2块的作用,故 将上式中由第1块传递下来的力,即最后二项并为一项,引入传递系数,上式变为 式中

  46. ③第3块 第3块滑动面倾向与滑动方向相反,其滑动力T3应为负值,在计算时,只需将α3计为负值,则得正确结果 综上所述,将剩余下滑力写成通式

  47. 检算的结果,如果En≦0则表示斜坡是稳定的;反之则不稳定。在计算过程中,如出现Ei≦0,则I块以前各块整体稳定,检算自(i+1)块重新开始检算的结果,如果En≦0则表示斜坡是稳定的;反之则不稳定。在计算过程中,如出现Ei≦0,则I块以前各块整体稳定,检算自(i+1)块重新开始 • 本法还可用于陡坡路堤的横向滑动的稳定检算和抗滑挡墙的下滑推力计算,并以En作为设计支挡建筑物的依据

  48. 第八节 路基的变形与控制 路基变形包括侧向位移和竖向的下沉。 按产生原因和型式不同,路基变形包括: 列车通过时基床产生的弹性变形; 长期行车引起的填土累积变形; 路基本体的压密变形及地基工后(固结)沉降。