黃土地區(qū)斷面畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1．緒論</b></p><p><b>　　1.1黃土的成因</b></p><p>　　關(guān)于黃土的來(lái)源，長(zhǎng)期以來(lái)，中外學(xué)者有過(guò)不同的爭(zhēng)論。其中，以“風(fēng)成說(shuō)”比較令人信服。認(rèn)為黃土來(lái)自北部和西北部的甘肅、寧夏和蒙古高原以至中亞等廣大干旱沙漠區(qū)。這些地區(qū)的巖石，白天受熱膨脹，夜晚冷卻收縮，逐漸被風(fēng)化成大小不等的石塊、

2、沙子和粘土。同時(shí)這些地區(qū)，每逢西北風(fēng)盛行的冬春季節(jié)，狂風(fēng)驟起、飛沙走石，塵土蔽日。粗大的石塊殘留在原地成為“戈壁”，較細(xì)的沙粒落在附近地區(qū)，聚成片片沙漠，細(xì)小的粉沙和粘土，紛紛向東南飛揚(yáng)，當(dāng)風(fēng)力減弱或迂秦嶺山地的阻攔便停積下來(lái)，經(jīng)過(guò)幾十萬(wàn)年的堆積就形成了浩瀚的黃土高原。根據(jù)黃土堆積環(huán)境的不同，可將我國(guó)黃士發(fā)育分為三個(gè)時(shí)期：早更新世，相當(dāng)于第一次冰期，氣候比新第三紀(jì)干寒，發(fā)生午城黃土堆積；中更新世，發(fā)生第二次冰期，氣候進(jìn)一步變干，堆積了離

3、石黃土，范圍廣、土層厚；晚更新世第三次冰期，氣候更加干寒，堆積了馬蘭黃土，厚度雖小，但分布范圍更廣，南方稱下蜀黃土。進(jìn)入全新世，氣候轉(zhuǎn)為暖濕，疏松的黃土層，經(jīng)流水侵蝕，形成了溝壑縱橫、梁、峁廣布的破碎地表。 </p><p>　　科學(xué)在不斷發(fā)展，近年來(lái)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)許多現(xiàn)象是黃土風(fēng)成學(xué)說(shuō)無(wú)法解釋的。譬如，黃土中粗粉沙含量由西北向東南遞減，黏土的含量卻從西北向東南遞增，這種自西北向東南的有規(guī)律的排列呈疊瓦階梯狀的分布過(guò)

4、渡，而不是平面模糊過(guò)渡。這種疊瓦階梯狀的分布過(guò)渡更像是洪水的杰作等等。</p><p>　　1.1.1黃土的分布</p><p>　　從地球上來(lái)看，黃土主要分布于世界大陸比較干燥的中緯度地帶，全世界黃土分布的總面積大約有1300萬(wàn)平方公里。在我國(guó)，黃土主要分布于中亞到我國(guó)的西北、華北和東北一帶，西起甘肅祁連山脈的東端，東至山西、河南、河北交接處的太行山脈，南抵陜西秦嶺，北到長(zhǎng)城，包括陜西、

5、寧夏、甘肅、青海等五個(gè)省區(qū)的220多個(gè)縣市。世界上最大的黃土高原就是位于黃河上中游地區(qū)的黃土高原。它的范圍大致是北起陰山，南至秦嶺，西抵日月山，東到太行山，橫跨青海、寧夏、甘肅、陜西、山西、河南6省，面積64萬(wàn)平方公里。黃土覆蓋厚度一般在100米以下，而以隴東、陜北、晉西黃土層最厚，六盤(pán)山以東到呂梁山西側(cè)，黃土厚度在100米～200米之間，最厚在蘭州，達(dá)300米以上。黃土分布的面積和厚度，都居世界之冠。</p><p

6、>　　1.2黃土的工程特性</p><p>　　黃土具有多孔性，以粉土顆粒為主，富含碳酸鹽，顏色以黃色為主；同時(shí)，黃土具有滲透性、濕陷性、易崩解等特點(diǎn)，在外荷載和自重作用下受水浸濕后容易產(chǎn)生濕陷變形。</p><p>　　黃土以風(fēng)積成因?yàn)橹?，具有大孔性，垂直?jié)理和架空孔隙均較發(fā)育，含有大量可溶鹽和膨脹性黏土礦物等，因此具有濕陷性和較低的承載力，極易引發(fā)各種各樣的工程質(zhì)量事故。而作為帶

7、狀工程的公路，黃土所具有的不良工程地質(zhì)特性造成的危害尤其嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為公路邊坡剝落、沖刷、滑坍、崩坍、流泥；路堤沉陷、表面滑溜、局部滑坍以及路面裂縫等。</p><p>　　黃土作為干旱半干旱地區(qū)的沉積物，由于其特定的生成環(huán)境，使得它具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性，這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性直接影響著黃土的力學(xué)性狀和工程特性。</p><p>　　1.2.1黃土的濕陷性</p><p&g

8、t;　　濕陷性是黃土的主要工程性質(zhì)，它是指在一定壓力下受水浸濕，土體結(jié)構(gòu)發(fā)生迅速破壞而發(fā)生顯著下沉的特性。并不是所有黃土都具有濕陷性，具有濕陷性的黃土厚度并不大，一般在上部的10~20m。</p><p>　　濕陷性黃土根據(jù)上覆應(yīng)力的性質(zhì)可分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土兩類，前者是指那些在自重壓力下浸水濕陷的黃土，這種黃土浸水后對(duì)構(gòu)筑物危害極大，即使本身荷重不大的構(gòu)筑物（公路、鐵路和機(jī)場(chǎng)跑道）受水浸后也會(huì)下

9、沉；后者是指在土自重壓力下浸水不發(fā)生濕陷，只有在一定附加荷重下浸水才會(huì)濕陷的黃土。</p><p>　　濕陷起始?jí)毫sh是表達(dá)黃土浸水后剩余強(qiáng)度的指標(biāo)，即黃土在浸水后開(kāi)始發(fā)生濕陷時(shí)的壓力，小于這個(gè)壓力浸水后不發(fā)生濕陷。自重濕陷性黃土的起始?jí)毫π∮谕恋淖灾貕毫?，非自重濕陷性黃土的起始?jí)毫Υ笥谕恋淖灾貕毫Α?lt;/p><p>　　濕陷系數(shù)δs是判斷黃土濕陷性的指標(biāo)，是在一定壓力下（我國(guó)規(guī)范為0

10、.2MPa）浸水下沉高度與土樣原始高度之比，當(dāng)δs≥0.015判定為濕陷性黃土。自重濕陷量△Zs<7cm為非自重濕陷性黃土場(chǎng)地，△Zs≥7cm為自重濕陷性黃土場(chǎng)地。</p><p>　　濕陷敏感性是指黃土浸水之后濕陷發(fā)生的速度，快者為敏感的濕陷性黃土，慢者為不敏感或弱敏感的濕陷性黃土。濕陷敏感性黃土對(duì)建筑的破壞極為嚴(yán)重。濕陷敏感性表示方法較多，但典型的還是模糊綜合評(píng)判法。該法以黃土的地質(zhì)年代、自重濕陷量的大

11、小、最上一層自重濕陷性黃土的埋藏深度以及自重濕陷性黃土層厚度在濕陷性黃土層總厚度中所占的比例大小等作為影響因素，用自重濕陷性敏感系數(shù)將地基分為不敏感、較敏感和敏感三類。</p><p>　　1.2.2黃土的滲透性</p><p>　　老黃土中普遍存在構(gòu)造節(jié)理，如斜節(jié)理，新黃土中原生柱狀垂直節(jié)理發(fā)育，未曾發(fā)現(xiàn)有構(gòu)造性節(jié)理。黃土中的節(jié)理，對(duì)路基邊坡的穩(wěn)定性常起控制作用。在具有構(gòu)造節(jié)理的黃土層中

12、開(kāi)挖的邊坡，其破壞形式常呈現(xiàn)為沿節(jié)理面滑落；具有垂直節(jié)理的黃土邊坡，其破壞方式常呈現(xiàn)為倒塌；無(wú)構(gòu)造節(jié)理的黃土邊坡破壞則主要為滑坡。</p><p>　　對(duì)于黃土滲透性來(lái)說(shuō)，因其不是顆粒的膠結(jié)起作用，而是顆粒的排列結(jié)構(gòu)起各向異性作用，影響是不能忽略的。研究表明，平行于垂直節(jié)理方向的滲透系數(shù)，即垂直向滲透系數(shù)一般大于水平向滲透系數(shù)。大量的試驗(yàn)證明，對(duì)不同的黃土，垂直方向滲透系數(shù)可以是水平方向滲透系數(shù)的1.2~2.55

13、倍。</p><p>　　非飽和土作為一種多孔多相介質(zhì)，在孔隙中既有氣體運(yùn)動(dòng)又有液體運(yùn)動(dòng)，這兩種流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其相互間的關(guān)系直接影響到土的固結(jié)和變形。非飽和黃土中的水、氣流動(dòng)均可用達(dá)西定律描述；低飽和度范圍內(nèi)，滲水系數(shù)的變化幅度較大，而滲氣系數(shù)的變化較小；干密度的變化則對(duì)滲氣、滲水系數(shù)影響均較大；但在高飽和度范圍內(nèi)，滲氣系數(shù)呈突降的趨勢(shì)，而滲水系數(shù)卻緩慢增長(zhǎng)。總的趨勢(shì)是飽和度愈大，滲氣系數(shù)愈低，滲水系數(shù)愈大。&

14、lt;/p><p>　　1.2.3黃土的各向同性和各向異性</p><p>　　對(duì)黃土抗剪強(qiáng)度特性的研究，大多將注意力投向起始含水量的影響。這是因?yàn)?，黃土的黏聚力中，除去由土顆粒間分子引力形成的原始黏聚力外，由顆粒間的膠結(jié)物質(zhì)形成的加固黏聚力起著重要的作用。注意到黃土的垂直節(jié)理特性對(duì)于強(qiáng)度各向異性的影響，通過(guò)對(duì)與垂直節(jié)理成正交、平行和45度相交進(jìn)行的剪切試驗(yàn)，證實(shí)抗剪強(qiáng)度在不同方向上并不相同，

15、基本上呈橢圓狀。當(dāng)剪切面平行于垂直節(jié)理方向時(shí)，抗剪強(qiáng)度相對(duì)最低，且含水量低時(shí)受各向異性的影響程度更大。但總體來(lái)說(shuō)，由于對(duì)黃土抗剪起主要作用的是顆粒的膠結(jié)而不是顆粒的排列，故相差不大，實(shí)用上一般不再考慮方向?qū)辜魪?qiáng)度的影響。而對(duì)于黃土的抗剪強(qiáng)度隨著密度與濕度的變化規(guī)律更加重視。研究表明，對(duì)Q1、Q2黃土，密度較大，且變化較小，主要關(guān)注黏結(jié)力c、內(nèi)摩擦角φ指標(biāo)與含水量W的關(guān)系；對(duì)飽和黃土，濕度已達(dá)到飽和，主要關(guān)注黃土的c、φ指標(biāo)和密度γd的

16、關(guān)系；對(duì)非飽和黃土，c、φ指標(biāo)與濕度和密度的關(guān)系須同時(shí)關(guān)注，它們均隨起始含水量的增大而降低，隨初始密度的增大而增大，且φ值的變化較小，而c值的變化卻不容忽視。</p><p>　　1.3黃土路基病害及其成因</p><p>　　1.3.1黃土陷穴成因</p><p>　　黃土地區(qū)修筑的路基，在雨季時(shí)大面積匯集的雨水，沿著黃土的垂直節(jié)理和大孔隙向路基內(nèi)部滲透、潛流，溶

17、解了黃土中的易溶鹽，破壞了黃土結(jié)構(gòu)，土體不斷崩解，水流帶走黃土顆粒，形成暗穴，在水的浸泡和沖刷作用下，洞壁坍塌，逐漸擴(kuò)大形成更大的暗穴或出露于地表的其他形態(tài)的陷穴。特別是在地形起伏多變、地表徑流容易匯集的地方，而土質(zhì)松散、垂直節(jié)理較多的新黃土中最易形成陷穴。黃土陷穴的產(chǎn)生是黃土的濕陷性及水的潛蝕淋溶作用的結(jié)果。黃土的濕陷性是產(chǎn)生陷穴的內(nèi)在原因，水的潛蝕作用是產(chǎn)生陷穴的外部誘因。濕陷性黃土是一種質(zhì)地松疏，具有大孔隙和裂隙的土，水較容易在黃

18、土中滲流，當(dāng)滲透水流的水力梯度較大時(shí)，水流將黃土中的黏土粒和粉土粒帶走，從而擴(kuò)大了黃土的裂隙或大孔管道。滲透的水流斷面擴(kuò)大后，滲透流速加快，更加提高了水流的侵蝕和搬運(yùn)作用。這種由于滲透水流從黃土中攜帶走細(xì)顆粒的過(guò)程稱為機(jī)械潛蝕。除此之外，水在滲透過(guò)程中，將土中易溶鹽溶解并帶走，使黃土固結(jié)強(qiáng)度下降，這種作用稱為化學(xué)溶蝕作用。</p><p>　　黃土的自身特點(diǎn)，為陷穴產(chǎn)生提供了本質(zhì)條件。（1）濕陷性黃土是一種土質(zhì)疏

19、松，主要成分為粉土顆粒組成的特殊土，其細(xì)微顆粒極易遭受潛蝕；（2）黃土中易溶鹽含量豐富，對(duì)強(qiáng)度起作用的結(jié)構(gòu)狀碳酸鈣，在含CO2的水或酸性環(huán)境中，易受水溶蝕，破壞黃土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使之變得松軟，有利于地下水滲透，加速了滲流作用和機(jī)構(gòu)潛蝕作用；（3）大孔隙和裂隙發(fā)育，為水的滲透提供了便利通道，加速了機(jī)械潛蝕。</p><p>　　黃土地區(qū)特殊的水文氣候條件，為陷穴的產(chǎn)生提供了有利的外部條件。該地區(qū)雨量很少，但較集中，全

20、年暴雨多發(fā)生在7、8、9三個(gè)月，尤其在暴雨后，大量地表水迅速積聚，且有一定的水壓力，水透過(guò)黃土像通過(guò)一個(gè)小吸管被吸下去。陷穴一般中間大，進(jìn)口和出口小，有直入的也有斜進(jìn)的，隨著水的下滲方向變化各異。水鉆進(jìn)大孔隙后，先就近下滲，擠壓臨近土體形成空洞，爾后空洞不斷擴(kuò)大，待下層土顆粒逐漸密實(shí)，水向下滲的速度變慢。若水源繼續(xù)有補(bǔ)給，則向橫向滲流，待水力逐漸減弱，洞穴出口就變小。由于水開(kāi)始下滲時(shí)沖擊力大，直接下滲，向兩邊擴(kuò)散小，因而進(jìn)口也小。<

21、;/p><p>　　微地形地貌特征，對(duì)陷穴產(chǎn)生也有一定影響。一般陷穴多發(fā)生在一邊靠山，一邊臨深溝的地段，有時(shí)也發(fā)生在半填半挖路塹與路堤銜接處、橋涵臺(tái)背填土處或者填土施工接岔處等，在地形起伏波折變化多的地方，特別是緩坡突然轉(zhuǎn)為陡坡釣地段，也易形成陷穴。另外黃土地區(qū)，由于植被不發(fā)達(dá)，也為水的滲透提供了有利條件。</p><p>　　1.3.2黃土陷穴的探查和防治</p><p&

22、gt;　　為了判斷是否存在陷穴，可對(duì)可疑地段進(jìn)行錐探。錐探時(shí)判別陷穴的兩種情況：</p><p>　?。?）在緊密土壤中，下錐時(shí)其土層對(duì)錐頭的阻力大，因此，用很大力才能使錐桿進(jìn)入土中。如錐頭進(jìn)入陷穴，土層對(duì)錐頭的阻力突然消失，錐桿很快落下，就證明路基下部有陷穴。</p><p>　?。?）在疏松的土壤中，土層對(duì)錐桿的阻力很小，此時(shí)錐探者要精神集中、細(xì)心錐探，降低進(jìn)錐速度，用“高提輕落”的方

23、法，緩慢下錐，如遇到陷穴，土層對(duì)錐頭的阻力突然消失，錐桿自動(dòng)下落，并在感覺(jué)上也有不同，就證明路基下部有陷穴。</p><p>　　錐探工具由錐頭、錐桿、接頭和手扶把四部分組成。錐桿每根長(zhǎng)4m（輕型觸探長(zhǎng)lm），兩端旋有絲扣，錐頭與錐桿的接頭處用接箍連接。</p><p>　　黃土陷穴的防治采取預(yù)防和處治相結(jié)合的原則，首先要查明陷穴的位置和導(dǎo)致其產(chǎn)生的水源，并作出定性和定量分析，根據(jù)具體情況

24、分別對(duì)待。</p><p>　　陷穴的預(yù)防主要是加強(qiáng)地表和路基排水，改善地表性質(zhì)，整平坡面，消除坑洼，減少水的積聚和滲透；加強(qiáng)植被保護(hù)和水土保持，加強(qiáng)路基外雨水的截排和路基的防滲防漏（如采用土工合成材料等）；開(kāi)展巡查，對(duì)容易發(fā)生陷穴的地帶定期檢查。</p><p>　　黃土陷穴的處治，主要是根據(jù)陷穴的大小分別采用灌漿、開(kāi)挖回填等措施。陷穴較小的采用明挖，原土夯填；陷穴較大的灌泥漿，分兩次進(jìn)

25、行，待第一次灌滿泥漿干燥收縮后再進(jìn)行第二次灌漿塞空。</p><p>　　1.4常見(jiàn)的鐵路病害</p><p>　　1.4.1隧道病害概述</p><p>　　隨著我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，鐵路不斷向多山的西部地區(qū)延伸，研究隧道病害的預(yù)防整治具有了很強(qiáng)的緊迫性和必要性。隧道，從狹義上講是埋置于地層中的工程建筑物，是人類利用地下空間的一種形式。廣義上講隧道是以某種用途

26、、在地面下用任何方法按規(guī)定形狀和尺寸修筑的斷面積大于2m2的洞室。隧道是鐵路、道路、水渠、各類管道等遇到巖、土、水體等障礙時(shí)開(kāi)鑿的穿過(guò)山體或水底的內(nèi)部通道，是“生命線”工程。鐵路隧道、公路隧道和地鐵隧道屬交通隧道，是主要的隧道類型。</p><p>　　我國(guó)地域遼闊，各地自然條件差異很大，隧道所穿越山體的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變，同時(shí)既有隧道又受修建時(shí)期的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)條件的限制。</p>&

27、lt;p><b>　　（1） 隧道水害</b></p><p>　　隧道水害主要指運(yùn)營(yíng)隧道水害，即圍巖的地下水和地表水直接或間接地以滲漏或涌出的形式進(jìn)入隧道內(nèi)造成的危害。隧道水害是最常見(jiàn)的隧道病害。隧道和地下工程處于巖土層中，修建后成為所穿過(guò)山體附近地下水集聚的通道。當(dāng)隧道穿過(guò)或靠近含水地層，時(shí)刻受地下水的滲透作用，如襯砌的防水及排水設(shè)施不完善，地下水就會(huì)侵入隧道，發(fā)生隧道滲漏水病害。

28、在我國(guó)已投入使用的所有隧道中，出現(xiàn)漏水、滲水病害的幾乎占隧道總數(shù)的1/3。</p><p>　　不漏水的隧道幾乎是沒(méi)有的，而完全防止漏水也相當(dāng)困難。隧道中發(fā)生漏水后，將顯著縮短鐵路線路的材料及隧道本身的使用年限，將會(huì)影響列車的運(yùn)行。為了將隧道水害減少到最低限度，在隧道進(jìn)行防水的同時(shí)，還要迅速把積水排出。隧道水害對(duì)隧道的危害極大，隧道滲漏水不僅會(huì)腐蝕隧道的內(nèi)部設(shè)備（如線路的鋼軌和扣件、通風(fēng)設(shè)備及電氣設(shè)備等），而且還

29、是襯砌裂損的主要因素之一。在嚴(yán)寒地區(qū)的冬季，洞口段常因拱頂漏水而結(jié)冰，形成“掛簾”現(xiàn)象，必須經(jīng)常“打冰”；有時(shí)軌道間會(huì)結(jié)冰而影響行車安全，此時(shí)就必須“刨冰”。當(dāng)隧道內(nèi)積水量大時(shí)會(huì)淹沒(méi)道床，使碎石道床道碴松動(dòng)，影響線路的穩(wěn)定。此外，由于水能軟化地基，因此對(duì)整體道床來(lái)說(shuō)，如其下基巖被水軟化將導(dǎo)致整體道床產(chǎn)生裂損、沉陷、翻漿冒泥等病害，并使線路的軌距、水平、方向難以保持，危及行車，總之，隧道滲漏水是隧道內(nèi)各種病害的主要根源。整治水害是隧道養(yǎng)護(hù)

30、中的一項(xiàng)十分重要的工作。</p><p>　　隧道滲漏，按其發(fā)生的部位和流量可分為：拱部有滲水、滴水、漏水成線和成股射流四種，邊墻有滲水、淌水兩種，少數(shù)隧道有隧道涌水病害。它受漏水、涌水規(guī)模以及隧道結(jié)構(gòu)、牽引類型、地質(zhì)條件等的影響。隧道滲漏按水源補(bǔ)給情況，又分為地下水補(bǔ)給和地表水補(bǔ)給兩種。地下水補(bǔ)給有穩(wěn)定的地下水源補(bǔ)給，其流量四季變化不大；地表水補(bǔ)給，其流量隨地表水季節(jié)性變化而變化。同一滲漏水處所也可能有兩種補(bǔ)給

31、水源。</p><p>　　① 隧道滲漏水的影響與危害</p><p>　　隧道滲漏水對(duì)隧道穩(wěn)定、洞內(nèi)設(shè)施、行車安全、地面建筑和隧道周圍水環(huán)境產(chǎn)生許多不良影響甚至威脅。</p><p>　　a 滲漏水促使混凝土襯砌風(fēng)化、剝蝕，造成襯砌結(jié)構(gòu)破壞；滲漏水還會(huì)軟化圍巖，引起圍巖變形；有些隧道滲水中含石侵蝕性介質(zhì)，造成一般的襯砌混凝土和砌筑砂漿腐蝕損壞。降低襯砌的承載能力；

32、在寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)，隧道漏水會(huì)造成邊墻結(jié)冰、供部掛冰，侵入隧道建筑限界、還會(huì)造成襯砌凍脹裂損。</p><p>　　b 滲漏水加快內(nèi)部設(shè)備（通訊、照明、鋼軌等）銹蝕，影響設(shè)備的正常使用，縮短線路設(shè)備的使用壽命，增加維修費(fèi)用。</p><p>　　c 水害引發(fā)路基下沉、基底裂損、翻漿冒泥等病害，導(dǎo)致鐵路線路軌距水平變形超限、凍脹引發(fā)洞內(nèi)線路起伏不平，以及洞內(nèi)漏水潮濕降低輪機(jī)粘著力，均會(huì)影響行車

33、安全；水害使電絕緣失效、短路、跳閘，影響安全運(yùn)營(yíng)，引發(fā)漏電傷人事故；少數(shù)隧道，暴雨后隧道鋪底破損涌水，造成淹沒(méi)軌道，沖空道床、影響行車安全。</p><p>　　d 重滲漏水引發(fā)地面和地面建筑物的不均勻沉降和破壞。</p><p>　　e 漏造成地表水和含水層水大量流失，破壞周圍水環(huán)境，造成環(huán)境災(zāi)害。</p><p><b>　?、?襯砌周圍積水</

34、b></p><p>　　指運(yùn)營(yíng)隧道中地表水或地下水向隧道周圍滲流匯集，如不能迅速排走，會(huì)引起的病害。這種病害包括：</p><p>　　a 水壓較大時(shí)導(dǎo)致襯砌破裂。</p><p>　　b 圍巖浸水軟化，承載力降低，對(duì)襯砌壓力加大，導(dǎo)致襯砌破裂。</p><p>　　c 膨脹性圍巖體積膨脹，導(dǎo)致襯砌破裂。</p><

35、;p>　　d 寒冷地區(qū)引發(fā)凍脹病害。</p><p><b>　?、?潛流沖刷</b></p><p>　　指由于地下水滲流和流動(dòng)而產(chǎn)生的沖刷和溶蝕作用，其危害有：</p><p>　　a 襯基礎(chǔ)下沉，邊墻開(kāi)裂或仰拱、整體道床下沉開(kāi)裂。</p><p>　　b 圍巖滑移錯(cuò)動(dòng)導(dǎo)致襯砌變形開(kāi)裂。</p>

36、<p>　　c 超挖圍回填不實(shí)或未全部回填者，引起圍巖坍塌，導(dǎo)致襯砌破壞。</p><p>　　以上為運(yùn)營(yíng)隧道水害。隧道水害的另一類是施工中的隧道水害，主要指隧道施工過(guò)程中圍巖的地下水或部分地表水、以滲漏或涌出方式進(jìn)人隧道內(nèi)造成的危害。施工隧道水害，輕則造成洞內(nèi)空氣潮濕，影響施工人員身體健康，機(jī)械設(shè)備銹蝕，絕緣設(shè)備失效，電路短路，漏電傷人；重則威脅人員安全，沖毀洞內(nèi)機(jī)械設(shè)備，造成塌方，淹沒(méi)工作面，中斷施

37、工，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，危害環(huán)境，如大瑤山隧道因突水造成班古坳豎井淹沒(méi)，喪失作用。</p><p>　　1.5我國(guó)黃土地區(qū)鐵路建設(shè)的發(fā)展</p><p>　　伴隨著我國(guó)西部地區(qū)高速鐵路建設(shè)飛速發(fā)展，在中國(guó)西部修建高速鐵路，面臨著一系列的世界性技術(shù)難題。此前，世界上還沒(méi)有在黃土地區(qū)成功修建高鐵的先例，更沒(méi)有在地形構(gòu)造極其復(fù)雜的山區(qū)、西北風(fēng)沙區(qū)修建高速鐵路的先例。時(shí)速高達(dá)300公里以上的高速列車

38、要在黃土高原地區(qū)、西北風(fēng)沙區(qū)、秦嶺山脈這些地形和氣候極其復(fù)雜情況下修建充滿了難度。</p><p>　　鐵一院結(jié)合鄭西客運(yùn)專線的設(shè)計(jì)，開(kāi)展了一系列重點(diǎn)課題的研究，全面掌握了濕陷性黃土地基的基礎(chǔ)工程措施和理論機(jī)理，并對(duì)沿線分布的濕陷性黃土進(jìn)行了詳細(xì)的工程地質(zhì)分區(qū)，在設(shè)計(jì)中采用了高架車站和國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的車站內(nèi)路基樁板結(jié)構(gòu)、減震隔振等多項(xiàng)嶄新的設(shè)計(jì)方法和工程措施，滿足了無(wú)砟軌道苛刻的沉降要求，解決了這一世界性的工程難題，形

39、成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的完善的濕陷性黃土地區(qū)高速鐵路修建技術(shù)。</p><p>　　列車在高速進(jìn)入隧道時(shí)要承受巨大的壓力，出隧道時(shí)也要承受同樣的張力，而黃土本身的軟弱性會(huì)產(chǎn)生更多的難題。為解決這一困擾，設(shè)計(jì)中采用了大斷面隧道的全新理念，鐵一院在目前世界上斷面最大的黃土隧道——秦東隧道，大膽采用襯砌結(jié)構(gòu)的新形式，不但克服了大斷面黃土隧道穩(wěn)定性較差的特點(diǎn)，而且使設(shè)計(jì)使用年限達(dá)到了100年的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，為避免列車高速通過(guò)

40、特長(zhǎng)隧道時(shí)給旅客造成的不適感，研究人員還開(kāi)展了相應(yīng)的空氣動(dòng)力學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)，成功地解決了這個(gè)可能給旅客帶來(lái)“大”困擾的“小”問(wèn)題。</p><p>　　2.工程地質(zhì)條件及橫斷面圖的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1工程概況</b></p><p>　　該段松軟路基起訖里程DK609+972.39至DK611+312.3，長(zhǎng)度1339.9

41、1m，北接姚村特大橋，南接聞喜站大橋。</p><p><b>　　2.1.1地形地貌</b></p><p>　　黃土臺(tái)塬地貌，沖溝發(fā)育，地形起伏較大。地表多為耕地及林地。</p><p><b>　　2.1.2地層巖性</b></p><p>　　勘探深度范圍內(nèi)地層為第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4

42、ml）雜填土、第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al）新黃土層、第四系上更新統(tǒng)沖積層（Q3al）新黃土、中砂、細(xì)圓礫土層及第四系中更新統(tǒng)洪積層（Q2pl）老黃土、細(xì)砂、中砂、礫砂及細(xì)圓礫土層。</p><p>　?。?）第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4ml）</p><p>　　① 雜填土（1-3）：褐黃色，松散，稍濕，含大量碎磚塊，以建筑垃圾為主,僅少量分布于表層，層厚約1.50m。</p>

43、;<p>　?、?新黃土（2-1）：褐黃色，硬塑~堅(jiān)硬，含白色菌絲、植物根，見(jiàn)大孔隙，層厚約10.2~22.0m，層狀分布。</p><p>　?。?）第四系上更新統(tǒng)沖積層（Q3al）</p><p>　　① 新黃土（5-1）：棕紅色~黃褐色，硬塑~堅(jiān)硬，含白色菌絲及鈣質(zhì)結(jié)核，層厚約6.7~30.0m，層狀分布。</p><p>　　② 中砂（5-7）

44、：灰色，中密，稍濕，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石及少量云母碎片，層厚1.4m，呈透鏡體分布。</p><p>　　③ 細(xì)圓礫土（5-10）：雜色，中密，稍濕，主要成份以砂巖及灰?guī)r為主，一般粒徑5.0-15.0mm，最大粒徑20.0mm，黏性土充填，約占20%，層厚約0.8~4.0m，呈透鏡體分布。</p><p>　?。?）第四系中更新統(tǒng)洪積層（Q2pl）</p><p&g

45、t;　?、?老黃土（10-1）：棕紅色、黃褐色及灰褐色等，硬塑~堅(jiān)硬，含小螺殼，見(jiàn)鈣質(zhì)結(jié)核，最大揭露厚度為27.4m，層狀分布。</p><p>　?、?細(xì)砂（10-6）：褐黃色，密實(shí)，稍濕，主要礦物成分為長(zhǎng)石、石英及少量云母碎片，層厚2.0m，呈透鏡體分布。</p><p>　?、?中砂（10-7）：灰褐色，密實(shí)，稍濕，主要礦物成分為長(zhǎng)石、石英及少量云母碎片，層厚2.30m，呈透鏡體分布

46、。</p><p>　?、?粗砂（10-8）：灰褐色，密實(shí)，稍濕，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石及少量云母碎片，呈透鏡體分布。</p><p>　?、?礫砂（10-9）：棕褐色，密實(shí)，稍濕，主要礦物成分為長(zhǎng)石、石英及少量云母碎片，層厚2.40m，呈透鏡體分布。</p><p>　　⑥ 細(xì)圓礫土（10-10）：雜色，密實(shí)，稍濕，主要以砂巖及灰?guī)r為主，一般粒徑10.0-20.

47、0mm，最大粒徑42.0mm，黏性土充填，約占30%，層厚約0.89~3.5m，呈透鏡體分布。</p><p>　　2.1.3工程地質(zhì)特征</p><p>　　（1）不良地質(zhì)現(xiàn)象及特殊土</p><p>　　新黃土：本段范圍內(nèi)廣泛分布新黃土，具濕陷性。濕陷等級(jí)、濕陷厚度情況見(jiàn)表2-1。</p><p><b>　　表2-1 濕陷級(jí)數(shù)

48、</b></p><p>　?。?）巖土施工工程分級(jí)及基本承載力見(jiàn)表2-2。</p><p>　　（3）根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001）附錄A《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》，地震動(dòng)峰加速度為0.15g（地震基本烈度為Ⅶ度）。</p><p>　　經(jīng)過(guò)ZD-4-0156、ZD-4-1358鉆孔物探剪切波速測(cè)試，平均剪切波速為293~

49、296m/s，判定該段場(chǎng)地類別為Ⅱ類，場(chǎng)地土類型為中軟~中硬場(chǎng)地土。</p><p>　?。?）土壤最大凍結(jié)深度0.39m。</p><p>　　2.1.4水文地質(zhì)特征</p><p>　　本橋址段勘測(cè)期間未見(jiàn)地表水及地下水。</p><p>　　2.1.5工程措施建議</p><p>　　（1）建議根據(jù)檢算成果采取

50、適宜的處理措施。</p><p>　?。?）新黃土具濕陷性，施工及設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意。</p><p>　?。?）上部新黃土中局部夾砂類土、碎石類土透鏡體，設(shè)計(jì)施工時(shí)應(yīng)注意，一般不宜做持力層。</p><p><b>　　表2-2基本承載力</b></p><p><b>　　2.2斷面設(shè)計(jì)</b><

51、;/p><p><b>　　2.2.1縱斷面</b></p><p>　　黃土路基在DK610+334.8到DK610+394.0處的縱斷面見(jiàn)圖2-1。</p><p>　　2.2.2橫斷面設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）路基橫斷面基本構(gòu)造</p><p>　　鐵路路基由路基本體和路基設(shè)備兩部分組成。

52、</p><p>　?、?路基本體：在各種路基形式中，為了能按線路設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)軌道或路面而構(gòu)筑的部分，稱為路基本體。在路基橫斷面中，路基本體由路基頂面﹑路肩﹑基床﹑邊坡﹑基底幾部分構(gòu)成。</p><p>　　a 路基頂面：能直接在其上面鋪設(shè)軌道或鋪筑面層的部分及路肩組成，稱為路基頂面或簡(jiǎn)稱路基面。在路堤中路基頂面即為路堤堤身的頂面；在路塹中，路基頂面即為塹體開(kāi)挖形成的構(gòu)造面。</p&

53、gt;<p>　　b 路肩：鐵路路基頂面中，道床覆蓋以外的部分稱為路肩。其作用是保護(hù)路堤受力的堤心部分，防止道砟失落，保持路基面的橫向排水，供養(yǎng)護(hù)維修人員作業(yè)行車避車，放置養(yǎng)護(hù)工具，防洪搶險(xiǎn)設(shè)備等。</p><p>　　圖2-1 黃土路基在DK610+334.8到DK610+394.0處的縱斷面</p><p>　　c 基床：鐵路路基面以下受到列車荷載作用和受水文﹑氣候四季變

54、化影響的深度范圍稱為基床。其狀態(tài)直接影響到列車運(yùn)行的平穩(wěn)和速度的提高，設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《路規(guī)》對(duì)基床厚度填料及其壓實(shí)度﹑排水等的規(guī)定。</p><p>　　d 邊坡：路基橫斷面兩側(cè)的邊線稱為路基邊坡；邊坡與路基頂面的交點(diǎn)稱為頂肩；邊坡與地面的交點(diǎn)，在路堤中稱為坡腳；在路塹中稱為路塹塹頂邊緣，其高程與路肩高程的差為路塹邊坡高度。路堤的邊坡高度為路肩高程與坡腳高程之差。</p><p>　　e

55、基底：基底即為路堤的地基，也就是路堤填土的天然地面以下受填土自重及軌道﹑列車動(dòng)載影響的土體部分?；撞糠滞馏w的穩(wěn)定性，對(duì)整個(gè)路基本體以至軌道的穩(wěn)定性都是極為關(guān)鍵的，特別是在軟弱土的基底上修建路堤，必須對(duì)基底作妥善處理，以免危及行車安全與正常運(yùn)營(yíng)。</p><p><b>　?。?）路基設(shè)備</b></p><p>　　路基設(shè)備是由路基的組成部分，是為確保路基體的穩(wěn)固性

56、而采用的必要的經(jīng)濟(jì)合理的附屬工程措施。它包括排水設(shè)備和防護(hù)、加固設(shè)備兩類。</p><p>　　路基的排水設(shè)備分地面排水設(shè)備和地下排水設(shè)備兩種。地面排水設(shè)備用于攔截地面徑流，匯集路基范圍內(nèi)的雨水并使其暢通流到天然排水溝谷，以防止地面水對(duì)路基的浸濕、沖刷而影響其良好狀態(tài)。地下排水設(shè)備用以攔截、疏導(dǎo)地下水和降低地下水位，以改善地基土和路基邊坡的工作條件，防止或避免地下水對(duì)地基和路基體的有害影響。</p>

57、<p>　　路基防護(hù)設(shè)備用以防止或削弱風(fēng)霜雨雪、氣溫變化和流水沖刷等各種自然因素的對(duì)路基體造成的直接或間接的有害影響。其種類很多，類型各異。常用的防護(hù)設(shè)備是坡面防護(hù)和沖刷防護(hù)。為了防止路基邊坡和坡腳受坡面雨水的沖涮，防止日曬雨淋引起的干濕循環(huán)，防止氣溫變化引起土的凍融變化等因素影響邊坡穩(wěn)定，常采用邊坡防護(hù)。為了防止河水對(duì)邊坡、坡腳或坡腳處地基不斷的沖刷，應(yīng)設(shè)沖刷防護(hù)。防止位置和所采用的類型則常視水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律及防護(hù)要求而定。特

58、殊條件下路基的防護(hù)類型更多，例如在多年凍土地區(qū)，為了防止線路凍融的劇烈變化 應(yīng)采用各種保溫措施；在泥石流地區(qū)，為了防止泥石流對(duì)路基體的威脅，常設(shè)置多種攔蓄與疏導(dǎo)工程；在風(fēng)沙地區(qū)為防止路基體砂蝕和被淹沒(méi)，常采用各種防砂、固砂措施等</p><p>　　路基加固設(shè)備是用于加固路基本體或地基的工程設(shè)施，在路基工程中有護(hù)堤、擋土墻、支剁抗滑樁基其他地基加固措施等。路基加固設(shè)備是提高路基穩(wěn)定的一種有效措施。</p&g

59、t;<p>　　2.2.3路基面及基床</p><p>　?。?）鐵路路基面形狀</p><p>　　路基面是否需要設(shè)置路拱，應(yīng)根據(jù)基床填料的滲水性及水穩(wěn)定性而定。不易滲水的填料必須設(shè)置路拱，使道床下的積水能迅速向路基兩側(cè)排出，以保持路基面的干燥，防止基床因浸水強(qiáng)度下降產(chǎn)生病害；而滲水好的填料，進(jìn)入路基面的水能夠較快的向下滲出，故不需要設(shè)置路拱。</p><

60、;p>　　無(wú)路拱和有路拱路基間，因兩者路基頂面的形狀﹑寬度及道床厚度不同，因設(shè)過(guò)渡段，使無(wú)路拱的路基面逐漸順坡下降與有路拱的路基面向銜接，過(guò)渡段長(zhǎng)度不小于10m。</p><p>　　站場(chǎng)路基頂面，由于線路股道較多，可依據(jù)排水要求和地形條件成一面坡或兩面坡或鋸齒形。路基面的橫向排水坡度為2﹪~4﹪。</p><p><b>　　（2）路基面寬度</b></

61、p><p><b>　?、?鐵路路基面寬度</b></p><p>　　區(qū)間路基面寬度應(yīng)根據(jù)旅客列車設(shè)計(jì)行車速度﹑正線數(shù)目﹑線間距﹑遠(yuǎn)期采用的軌道類型﹑路基面兩側(cè)沉降加寬﹑曲線加寬﹑路肩寬度﹑養(yǎng)路形式﹑接觸網(wǎng)立柱的設(shè)置位置等，由計(jì)算確定。</p><p>　?、?路肩寬度，路堤不應(yīng)小于0.8m，路塹不應(yīng)小于0.6m。</p><

62、p><b>　?。?）路基高度</b></p><p>　　路基高度是指路堤的填筑高度和路塹的開(kāi)挖深度，是路基設(shè)計(jì)高程和地面高程之差。由于原地面沿橫斷面方向往往是傾斜的，因此在路基寬度范圍內(nèi)，兩側(cè)的高差常有差別。路基高度是指路基中心線處設(shè)計(jì)高程與原地面高程之差。而路基兩側(cè)邊坡的高度是指填方坡腳或挖方坡頂與路基邊緣的相對(duì)高差。所以路基高度有中心高度和邊坡高度之分。</p>

63、<p>　　路基的填挖高度，是在線路縱斷面設(shè)計(jì)中，綜合考慮線路縱坡要求﹑路基穩(wěn)定性和工程經(jīng)濟(jì)等因素確定的。</p><p>　　2.2.4橫斷面設(shè)計(jì)要求</p><p><b>　　（1）基本要求</b></p><p>　　橫斷面是由橫斷面設(shè)計(jì)線和橫斷面地面線所構(gòu)成的，地面線是自然的真實(shí)情況是客觀存在，橫斷面設(shè)計(jì)線是設(shè)計(jì)的結(jié)果，是主

64、觀表達(dá)，它應(yīng)滿足如下要求：</p><p>　　① 穩(wěn)定性：在荷載、自然因素的共同作用下，不傾覆、滑動(dòng)、沉陷、坍方；</p><p>　?、?經(jīng)濟(jì)性：工程量小，節(jié)約資金；</p><p>　?、?規(guī)范性：斷面的某些尺寸(如路基寬)必須符合公路規(guī)范和設(shè)計(jì)標(biāo)牌的要求；</p><p>　?、?兼顧性：要兼顧農(nóng)田基本建設(shè)的需要，在取土和棄土以及擋土

65、墻設(shè)置等方面應(yīng)與農(nóng)田改造、水利灌溉相配合。</p><p>　　（2）設(shè)計(jì)方法與步驟</p><p>　　橫斷面設(shè)計(jì)俗稱“戴帽子”。</p><p>　　橫斷面設(shè)計(jì)在平面設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行，其方法與步驟如下：</p><p>　?、?逐樁繪制橫斷面地面線(一般在現(xiàn)場(chǎng)與外業(yè)同時(shí)進(jìn)行)，各樁號(hào)在圖紙上從左到右，從下到上的順序排列，比例一般

66、為1:200。</p><p>　?、?逐樁標(biāo)注相應(yīng)中校的填或挖高度、路基寬度、超高和加寬的數(shù)值。</p><p>　?、?根據(jù)地質(zhì)調(diào)查資料，標(biāo)出各斷面、土石分界線，確定邊坡坡度和邊溝形狀、尺寸。</p><p>　　④ 用三角板逐樁繪出路基橫斷面設(shè)計(jì)線，通常用左右路肩邊緣的連線代替路面的路拱橫坡線，然后再按邊坡坡度繪出邊坡線，與地面線相交得坡腳點(diǎn)或坡頂點(diǎn)</

67、p><p>　?、?有超高時(shí)，應(yīng)按旋轉(zhuǎn)方式繪出有超高橫坡度的路肩邊緣連線；有加寬時(shí)，按加寬后的路基寬度繪出左右路肩邊緣的連線；兩者都存在時(shí)，按上述方法同時(shí)考慮超高、加寬繪出橫斷面設(shè)計(jì)線。</p><p>　　⑥ 根據(jù)需要繪制護(hù)坡道、邊溝、取土坑、截水溝、擋土墻等橫斷面設(shè)計(jì)內(nèi)容。</p><p>　?、?分別計(jì)算各樁號(hào)斷面的填方面積和挖方面積并標(biāo)注于圖上。</p&g

68、t;<p>　　2.2.5黃土路塹設(shè)計(jì)原則</p><p>　　（1）基床表層換填0.7m厚的級(jí)配碎石。</p><p>　?。?）非濕陷性黃土：</p><p>　?、?當(dāng)基床厚度范圍內(nèi)地基土良好，且地下水不發(fā)育時(shí)，基床底層上部換填1.0m厚的改良土。</p><p>　　② 地下水發(fā)育的黃土路塹、基床厚度范圍內(nèi)位軟弱地基（天

69、然地基的靜力觸探比貫入阻力的值＜1.5MPa,或天然地基基本承載力＜0.18MPa）的黏質(zhì)黃土路塹，基床底層加固措施有以下兩個(gè)方案：</p><p>　　a 基床底層2.3m范圍內(nèi)，均挖除換填改良土，并采取降低地下水位的措施；</p><p>　　b當(dāng)軟弱黏性土層埋深大于基床厚度時(shí)，且不滿足一般地基條件時(shí)，采用復(fù)合地基法進(jìn)行加固。</p><p>　?。?）濕陷性黃

70、土路塹</p><p>　　基床底層上部換填1.2m厚的改良土（側(cè)溝、側(cè)溝平臺(tái)以下?lián)Q填0.3～0.5m厚改良土封閉層），其下采用換填法、強(qiáng)夯法和灰土擠密樁加固法加固。</p><p>　　一般路肩以下濕陷性黃土層厚度小于6.0m且路塹邊坡較低，強(qiáng)夯對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較小，采用強(qiáng)夯法處理；路肩以下濕陷性黃土層厚度小于6.0m但路塹邊坡較低，強(qiáng)夯對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較小，或路肩以下濕陷性黃土層厚度大

71、于6.0m采用灰土擠密樁處理；當(dāng)路肩以下濕陷性黃土層厚度打于20m時(shí)，需對(duì)擠密樁和樁板結(jié)構(gòu)加固路基進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，然后確定加固方案。換填法、強(qiáng)夯法和擠密樁加固處理方法計(jì)算同路堤地段。</p><p><b>　?。?）一般黃土地基</b></p><p>　　在DK610+200—DK610+500的地段中，地表出露著中更新統(tǒng)黃土層，不具有濕陷性也非松軟土地層，天然

72、地基壓縮量大于5.0MPa，該類地層地基加固分以下兩種加固方案：</p><p>　　① 等荷載預(yù)壓法：路堤填筑完成后，在其上部推填與列車活載等重的土石方，（經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后）使路基沉降在列車運(yùn)行前先期完成，以滿足客運(yùn)專線鋪設(shè)無(wú)砟軌道的要求。</p><p>　?、?水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基加固法：采用長(zhǎng)螺旋鉆管內(nèi)泵壓水泥粉煤灰碎石成樁加固地基。</p><p>&

73、lt;b>　?。?）橫斷面設(shè)計(jì)圖</b></p><p>　　取路基高為6m，由一般鐵路的時(shí)速是160Km/h，所以取線間距是4m，根據(jù)黃土地區(qū)在DK610+200到DK610+500段的地質(zhì)條件，按照規(guī)范可設(shè)計(jì)出鐵路路基在黃土地區(qū)DK610+290和DK610+392的路基設(shè)計(jì)斷面圖見(jiàn)圖2-2和圖2-3。</p><p>　　圖2-2 有砟軌道雙線鐵路黃土路堤在DK61

74、0+290處的斷面</p><p>　　圖2-3 有砟軌道雙線鐵路黃土路堤在DK610+392處的斷面</p><p><b>　　3.穩(wěn)定性分析</b></p><p>　　3.1穩(wěn)定性分析概述</p><p><b>　　3.1.1邊坡種類</b></p><p>　?。?/p>

75、1）天然邊坡：江、河、湖、海岸坡；山、嶺、丘、崗、天然坡</p><p>　?。?）人工邊坡：① 挖方：溝、渠、坑、池；② 填方：堤、壩、路基、堆料</p><p><b>　　3.1.2滑坡</b></p><p>　　邊坡喪失其穩(wěn)定性，一部分土體相對(duì)與另一部分土體滑動(dòng)的現(xiàn)象稱滑坡，土坡滑前征兆：坡頂下沉并出現(xiàn)裂縫，坡腳隆起</p>

76、;<p>　　3.2路基失穩(wěn)的原因</p><p>　　3.2.1路基失穩(wěn)的原因</p><p><b>　?。?）內(nèi)部原因</b></p><p>　?、?土質(zhì)：各種土質(zhì)的抗剪強(qiáng)度、抗水能力是不一樣的，如鈣質(zhì)或石膏質(zhì)膠結(jié)的土、失陷性黃土等，遇水后軟化，使原來(lái)強(qiáng)度降低很多。</p><p>　?、?土層結(jié)構(gòu)

77、：如在斜坡上堆有較厚的土層，特別是當(dāng)下伏土層不透水時(shí)，容易在交界上發(fā)生滑動(dòng)。</p><p>　?、?邊坡形狀：突肚形的斜邊坡由于重力作用，比上下緩的凹形坡易于下滑：由于粘性土有粘聚力，當(dāng)土坡不高時(shí)可直立，但隨時(shí)間和氣候的變化，也會(huì)逐漸塌落。</p><p><b>　　（2）外部原因</b></p><p>　　降水后地下水的作用：持續(xù)的降雨

78、后地下水滲入土層中，使土中含水量增高，土中易溶鹽溶解，土質(zhì)變軟，強(qiáng)度降低；還可使土的重度增加，以及孔隙水壓力產(chǎn)生，使土體作用有動(dòng)靜水壓力，促使土體失穩(wěn)，故設(shè)計(jì)斜坡應(yīng)針對(duì)這些原因，采用相應(yīng)的排水措施。</p><p>　?、?震動(dòng)的作用：如地震的反復(fù)作用下，砂土極易發(fā)生液化；粘性土，振動(dòng)時(shí)易使</p><p>　　土的結(jié)構(gòu)破壞，從而降低土的抗剪強(qiáng)度；車輛運(yùn)動(dòng)、施工打樁或爆破，由于震動(dòng)也可使鄰

79、近土坡變形或失穩(wěn)等。</p><p>　?、?人為影響：由于人類不合理的開(kāi)挖，特別是開(kāi)挖坡腳；或開(kāi)挖基坑、溝渠、道路邊坡時(shí)將棄土堆在坡頂附近；在斜坡上建房或堆積重物時(shí)，都可引起斜坡變形破壞。</p><p><b>　?。?）根本原因</b></p><p>　　邊坡中土體內(nèi)部某個(gè)面上的剪應(yīng)力達(dá)到了它的抗剪強(qiáng)度</p><p

80、><b>　　（4）具體原因</b></p><p>　　滑面上的剪應(yīng)力增加；滑面上的抗剪強(qiáng)度減小</p><p>　　3.2.2邊坡穩(wěn)定性分析的計(jì)算參數(shù)</p><p>　　（1）土的計(jì)算參數(shù)：</p><p>　　使參數(shù)一致，一般采用直接快剪或三軸不排水剪切試驗(yàn)；高路堤時(shí)宜采用直接固結(jié)快剪或三軸固結(jié)不排水剪切試

81、驗(yàn)；軟土地基宜采用直接固結(jié)快剪或三軸不固結(jié)排水剪切試驗(yàn)</p><p><b>　?。?）邊坡的取值</b></p><p>　　可取綜合坡度值，也可用坡頂與坡腳連線近視表達(dá)</p><p>　?。?）汽車荷載的當(dāng)量換算: =，L=12.8m，Q=55kN，雙車道N=2，單車道N=1；Nb+（N-1）m+d，b=1.8m，d=0.6m。<

82、/p><p>　　3.2.3邊坡穩(wěn)定的假定</p><p><b>　?。?）基本假定</b></p><p>　　① 不考慮滑動(dòng)土體本身內(nèi)應(yīng)力分布；</p><p>　?、?認(rèn)為平衡狀態(tài)只在滑動(dòng)面上達(dá)到，滑動(dòng)時(shí)成整體下滑；</p><p>　　③ 最危險(xiǎn)破裂面位置通過(guò)試算確定。</p>

83、<p>　?。?）滑動(dòng)面形狀（見(jiàn)圖3-1）</p><p>　　（a） （b）</p><p><b>　?。╟）</b></p><p><b>　　圖3-1滑動(dòng)面</b></p><p><b>　?、?無(wú)粘性土

84、：平面</b></p><p>　　② 勻質(zhì)粘性土：光滑曲、面圓柱面或圓弧</p><p>　　③ 非勻質(zhì)的多層土或含軟弱夾層的土坡：復(fù)合滑動(dòng)面</p><p>　　3.2.4直線滑動(dòng)面的邊坡穩(wěn)定性分析</p><p><b>　?。?）適用范圍</b></p><p>　　直線法適用

85、于砂土和砂性土，土的抗力以內(nèi)摩擦力為主，粘聚力甚小。邊面近視平面。</p><p><b>　?。?）試算法</b></p><p>　　K=== （ 3-1）</p><p>　　當(dāng)c=0，K=，>1,<1；</p><p><b>　　（3）解析法</b>

86、;</p><p>　　K===(f+a)+a） （3-2）</p><p>　　邊坡穩(wěn)定系數(shù)最小值：</p><p>　　=（2a+f）+2 （3-3）</p><p>　　3.2.5曲線滑動(dòng)面的邊坡穩(wěn)定性分析</p><p><b>　?。?）適用范圍

87、</b></p><p>　　土的粘力使邊坡滑動(dòng)面呈現(xiàn)曲面，通常假定為圓弧滑動(dòng)面。</p><p>　　圓弧法適用于粘土，土的抗力以粘聚力為主，內(nèi)摩擦力力較小。邊坡破壞時(shí)，破裂面近視圓柱形。</p><p><b>　　（2）分析方法</b></p><p>　?、?瑞典法 ② 簡(jiǎn)化的Bishop法 ③

88、傳遞系數(shù)</p><p>　　3.2.6圓滑動(dòng)面的分析法</p><p>　　假定滑動(dòng)圓弧面為圓柱面，截面為圓弧，利用土體極限平衡條件下的受力情況，滑動(dòng)面上的最大抗滑力矩之比：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　?。?）圓弧滑動(dòng)面的條分法假定</p><p>　?、?/p>

89、 瑞典圓弧滑動(dòng)法假設(shè)</p><p>　　a 假設(shè)圓弧滑動(dòng)面確定圓心和半徑</p><p>　　b 把滑動(dòng)土體分成若干條</p><p>　　c 建立土條的靜力平衡方程求解</p><p>　?、?瑞典圓弧滑動(dòng)法平衡公式</p><p>　　假設(shè)個(gè)土條間的合力，平行于滑動(dòng)面，并且相等

90、 </p><p>　　= （3-5）</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　建立土條垂直于滑動(dòng)面的靜力平衡方程：</p><p><b>　?。?-7）</b>

91、;</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　?、?瑞典圓弧滑動(dòng)原理-頂面有開(kāi)裂</p><p>　　圖 3-2 破裂弧面</p><p>　　粘性土土坡滑動(dòng)之前，坡頂常常出現(xiàn)豎向裂縫，深度近視采用土壓力臨界深度，=2c/；裂縫的出現(xiàn)將是圓弧長(zhǎng)度由AC減小到A’C’如果裂縫中積水，還要考慮靜水壓力

92、對(duì)土坡穩(wěn)定的不利影響。</p><p>　　（2）瑞典圓弧滑動(dòng)條分法—圓心確定</p><p>　　4.5H法：計(jì)算之前需要先用圓心輔助法確定滑動(dòng)圓心的位置見(jiàn)圖3-3</p><p>　　圖3-3 4.5H法示意圖</p><p>　?。?）最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心的確定</p><p>　　圖3-4 確定最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心位

93、置</p><p>　　（4）分條法的基本思路</p><p><b>　　滑動(dòng)力矩：</b></p><p>　??； （3-9）</p><p><b>　　抗滑力矩：</b></p><p>　　；

94、 （3-10）</p><p><b>　　又因?yàn)椋?lt;/b></p><p>　??； （3-11）</p><p>　　所以： ‘ （3-12）</p><p>　　‘

95、 （3-13）</p><p><b>　　所以可得：</b></p><p><b>　?。?-14）</b></p><p>　?。?）瑞典圓弧滑動(dòng)條分法</p><p>　　瑞典圓弧滑動(dòng)條分法總示意圖3-5。</p><p>　　圖

96、中：—各土條的法向應(yīng)力；</p><p>　　—各土條的切向應(yīng)力；</p><p><b>　　—滑動(dòng)面圓弧長(zhǎng)；</b></p><p><b>　　—圓心角。</b></p><p>　　圖3-5 分條示意圖</p><p>　?。?）條分法分析步驟</p>

97、<p>　　①按比例繪出土坡剖面 </p><p>　?、谌芜x一圓心O，確定滑動(dòng)面，將滑動(dòng)面以上土體分成幾個(gè)等寬或不等寬土條 </p><p>　?、勖總€(gè)土條的受力分析 </p><p>　　假設(shè)兩組合力靜力平衡：；，于是</p><p>　　圖 3-6分條受力圖 </p><p>　??； （3-

98、15）</p><p>　　④滑動(dòng)面的總滑動(dòng)力矩：</p><p><b>　?。?-16）</b></p><p>　?、莼瑒?dòng)面的總抗滑力矩：</p><p>　　， （3-17）</p><p><b>　　⑥確定安全系數(shù)：</b></p><

99、;p><b>　　（3-18）</b></p><p>　　條分法是一種試算法，應(yīng)選取不同圓心位置和不同半徑進(jìn)行計(jì)算，求最小的安全系數(shù)。</p><p>　　3.3簡(jiǎn)化的Bishop法</p><p>　　（1）建立條側(cè)面力平衡方程，土條i：（見(jiàn)圖3-7）</p><p>　　圖 3-7 土條受力圖</p&g

100、t;<p><b>　?。?-19）</b></p><p>　　又： ； （3-20）</p><p>　　所以： （3-21）</p><p><b>　?。?-22）</b></p><p>　?。?）

101、按滑動(dòng)體整體力矩平衡（忽略成對(duì)條間力產(chǎn)生的力矩）</p><p>　　0 （3-23）</p><p>　　又因?yàn)椋海?（3-24）</p><p><b>　　可得一般式：</b></p><p><b>　?。?-25）</b>

102、;</p><p><b>　　又且；</b></p><p><b>　　所以；則△0；</b></p><p><b>　　所以可得簡(jiǎn)化式；</b></p><p><b>　?。?）迭代法</b></p><p><b&

103、gt;　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p>　　通常迭代3~4次就可滿足精度要求。</p><p>　　根據(jù)以上提到的方法對(duì)DK610+397斷面進(jìn)行穩(wěn)定性分析，經(jīng)過(guò)資料，物理指標(biāo)為18kN/m3，內(nèi)摩擦角25.8。，粘聚力c=27.9kPa。</p><p>　　根據(jù)以上的

104、方法用4.5H線法確定圓心的位置，分別取四個(gè)不同的半徑R1=14.23m、R2=12.96m、R3=14.22m、R4=16.3m進(jìn)行穩(wěn)定分析，通過(guò)試算，分析計(jì)算圖和圖表如下：</p><p>　　圖3-8圓心穩(wěn)定計(jì)算（R=14.23m）</p><p>　　表3-1 圓心穩(wěn)定計(jì)算表</p><p>　　根據(jù)所得的數(shù)據(jù)計(jì)算如下</p><p>

105、;　　326.51kN 407.24kN 662.38kN</p><p><b>　　安全系數(shù) ：</b></p><p><b>　　3.27</b></p><p>　　圖3-9 圓心穩(wěn)定計(jì)算（R=12.96m）</p><p>　　表3-2 圓心穩(wěn)定計(jì)算表</p>

106、<p>　　續(xù)表3-2 圓心穩(wěn)定計(jì)算表</p><p>　　根據(jù)所得的數(shù)據(jù)計(jì)算如下 </p><p>　　379.94kN 490.66kN 643.10kN</p><p><b>　　安全系數(shù) ：</b></p><p><b>　　2.98</b></p>

107、<p>　　圖3-10 圓心穩(wěn)定計(jì)算（R=14.22m）</p><p>　　表3-3 圓心穩(wěn)定計(jì)算表</p><p>　　根據(jù)所得的數(shù)據(jù)計(jì)算如下</p><p>　　460.10kN 731.16kN 767.81kN</p><p><b>　　安全系數(shù) ：</b></p><

108、;p><b>　　3.25</b></p><p>　　圖3-11 圓心穩(wěn)定計(jì)算（R=16.30m）</p><p>　　表3-4 圓心穩(wěn)定計(jì)算表</p><p>　　根據(jù)所得的數(shù)據(jù)可得 </p><p>　　606.16kN 1199.03kN 960.32kN安全系數(shù) ：</p>&l

109、t;p><b>　　3.58</b></p><p>　　根據(jù)對(duì)DK610+397斷面經(jīng)過(guò)穩(wěn)定性分析的試算結(jié)果看，可得出有砟軌道雙線鐵路黃土路堤在DK610+392和DK610+290處的斷面處是穩(wěn)定的。</p><p><b>　　4.地基沉降及計(jì)算</b></p><p>　　4.1黃土地區(qū)鐵路路基沉降規(guī)律研究現(xiàn)

110、狀</p><p>　　4.1.1 一般地區(qū)路基沉降規(guī)律</p><p>　　填土的壓密下沉主要發(fā)生在兩個(gè)時(shí)間段，一是施工階段的下沉：二是施工完成后的所謂工后下沉。施工階段的下沉一般不必計(jì)較，路基設(shè)計(jì)中關(guān)心的是工后下沉。下沉量太大，說(shuō)明填土的壓實(shí)密度不足、強(qiáng)度低，容易形成不均勻變形。過(guò)大的下沉還會(huì)破壞路基面的捧水條件以至不能保持良好的橫向捧水坡度。</p><p>

111、　　目前世界各國(guó)關(guān)于路堤填土本身的壓密下沉通常都是通過(guò)充分壓實(shí)予以保證的。日本對(duì)填土的壓實(shí)質(zhì)量采用K。值作為控制指標(biāo)，為了保證填土具有足夠的強(qiáng)度和剮度，規(guī)定K?！?kg/cm3，對(duì)滿足此條件的許多工點(diǎn)進(jìn)行了實(shí)測(cè)，路堤本體的壓縮下沉約為填土高度的0.1％～0.3％（砂性土）及0.5％～2％（粘性土）。我國(guó)普通鐵路的經(jīng)驗(yàn)表明：平均壓實(shí)系數(shù)達(dá)到0.9者，下沉約0.1％，壓實(shí)系數(shù)為0.85者下沉約0.5％～1％。但是在50年代對(duì)質(zhì)量一般的工點(diǎn)觀

112、測(cè)記錄，可達(dá)到l～3％。日本高速鐵路實(shí)測(cè)表明，高6m的填土，壓實(shí)系數(shù)在90％以上，經(jīng)計(jì)算其最終下沉量約lcm，并且一年內(nèi)其下沉將漸趨穩(wěn)定。日本湖西線板式軌道路堤實(shí)測(cè)結(jié)果，路堤高16m，從施工開(kāi)始至通車共2年3個(gè)月，地基面的總下沉量約34cm；路堤本身壓密約3cm，施工完成后1～1.5年內(nèi)漸趨穩(wěn)定。另一高速鐵路工點(diǎn)實(shí)測(cè)表明，路堤高度約3m，通車后一年大致穩(wěn)定，最大下沉1.5cm，約為路堤高度之0.5N。我國(guó)鐵科院根據(jù)西班牙鐵路路堤沉降觀測(cè)

113、數(shù)據(jù)指出，施工期間的沉降量為路堤高度之1～3.6％，而工后沉降約為0.1％～0.4％左右。</p><p>　　綜合以上中、外資料可見(jiàn)：</p><p>　?。?）路堤填土本身的壓密下沉約為填土高度的0.1～1％左右；</p><p>　?。?）6m高的路堤，其下沉量大約l～1.5cm左右；</p><p>　?。?）路堤本體的壓密下沉在通車

114、后大約1年即漸趨穩(wěn)定，</p><p>　　確定填土壓密下沉量控制值的兩種表達(dá)方式：</p><p>　?。?）以7m高填土的下沉量作控制值，取定為3cm；</p><p>　　（2）按填土高度的百分比作控制值，考慮到填土高度不同，其下沉量也不同，取定為0.3％。目前還沒(méi)有估計(jì)填土壓密的工后部分的計(jì)算方法，除飽和地基下沉外，大多都是經(jīng)驗(yàn)公式。德、E均采用了一個(gè)估計(jì)工

115、后下沉量的經(jīng)驗(yàn)公式：S-h2/3000，h以m計(jì)。</p><p>　　從日本高速線路兩個(gè)實(shí)際工點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，各種高度填土壓密下沉的發(fā)展速率是一樣的，工后下沉大概只占1/3。根據(jù)總下沉量計(jì)算值來(lái)看，工后下沉量約為1cm。另一方面，大量觀測(cè)資料說(shuō)明，工后沉降量大體在一年之內(nèi)就可完成，完全可以通過(guò)合理安捧施工組織設(shè)計(jì)解決。</p><p>　　線路建成后運(yùn)營(yíng)階段行車引起的基床累積下沉是由列

116、車通過(guò)道床傳遞到基床面的動(dòng)荷載引起的。對(duì)于普通土質(zhì)路基的有碴軌道，可通過(guò)起道調(diào)整處理。這類下沉是一個(gè)累積過(guò)程，累積下沉量的大小關(guān)系到軌道的維修模式和維修費(fèi)用，尤其對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的動(dòng)力條件有重要的影響。為了預(yù)測(cè)路基的累積下沉量，各國(guó)都十分重視下沉規(guī)律的研究，作了許多室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并且對(duì)營(yíng)業(yè)線進(jìn)行了大量的調(diào)查，在此基礎(chǔ)上提出了各種經(jīng)驗(yàn)公式。但是各種各樣的估算方法都不很準(zhǔn)確，而且也很難區(qū)分開(kāi)道床和路基各占多少。在累積總下沉量中，對(duì)于良好路基的情