青藏铁路多年冻土区土工格室护坡试验研究

青藏铁路多年冻土区土工格室护坡试验研究

　　为研究土工格室+粗颗粒柔性结构在高原冻土地段防护路堤边坡的工程效果和适用条件，在青藏铁路沱沱河地区设计并开展了土工格室护坡试验研究，研究试验包括测定土工格室填料的物理力学性能指标;测试土工格室在常温(20℃)、高温(60℃)、低温(-25℃)、循环条件(低温→高温→低温)、连续低温常温循环条件和紫外线条件下的力学特性，对土工格室冻融和抗老化性能进行了试验，并对现场测试断面的变形进行测试，试验成果表明:土工格室这种材料更耐低温，且具有较好的抗老化性能，可适用于多年冻土地区路基坡面防护，并根据试验结果给出高原冻土地段土工格室护坡处理措施应注意的要点。

　　柔性护坡是边坡防护常用的一种形式。在高原冻土区修筑铁路路基后，致使多年冻土地基温度场及其稳定性发生变化，其结果通常是下伏多年冻土温度升高、多年冻土融化而引起路基变形。为适应多年冻土区高路堤的热稳定场和温度场的周期变化，对柔性防护并进行轻型支挡新结构的研究就显得十分有必要了。

　　土工格室+粗颗粒土护坡能充分发挥格室侧向约束和延展性优点，粗颗粒土对于防止聚冰以及保温都将产生积极作用。因此，需要对土工格室+粗颗粒土护坡这种柔性制成品、拼装铺设坡面防护开展试验研究，本试验主要目的是研究高原冻土地段土工格室+粗颗粒柔性结构加固、防护路堤边坡的工程效果和适用条件，研究该材料在多年冻土地区应用的合理性和可靠性，为后续多年冻土区新建铁路路基边坡防护设计和施工提供参考依据。

　　试验段位于沱沱河盆地冲洪积平原上，地形开阔，稍有起伏。地层出露主要为第四系全新统洪积地层、风积细砂及下第三系互层泥岩、砂岩。地表水主要为各冲沟季节性洪水，地下水主要为冻土层上水，其主要受大气降水及暖季冰冻层融化水补给。地镇烈度为7度。该段年平均地温0℃～-0.5℃，工程地质为融区和多年冻土过渡带段。不良地质现象主要为半固定沙丘、沙地。特殊地质问题主要为冻土，边坡蜂巢土工格室图片，无其他不良冻土现象。

土工格室加固浅层饱和黄土地基的有限元分析

　　基于MARC有限元软件，莱芜边坡蜂巢土工格室，采用研编的单元用户子程序，对用土工格室处理浅层饱和黄土地基的效果进行了有限元分析(FEA)，结果表明:土工格室的有效影响深度为饱和黄土层厚度的50%左右，处理后的饱和黄土地基，边坡蜂巢土工格室专利，水平位移在影响深度范围内可减小约17%左右;竖向位移也得到了一定的减小，可减小5%左右;竖向应力值减小35%左右;土工格室的加固厚度对路堤总沉降变形影响不大，但对水平位移影响较明显;相同工况下土工格室的布置位置对处理效果影响不大。结合工程实践，对有限元分析结果和现场实测数据进行对比分析，结果表明:土工格室加固方法能有效地处理浅层饱和黄土地基。

　　采用土工格室对饱和黄土地基进行局部换填加固，形成水平向加筋复合结构体，以提高其地基承载力，在近几年的黄土地区高等级公路建设中已逐渐开始应用。笔者基于有限元软件 MARC，采用Visual Fortran 6. 5 对其进行了二次开发，编制了单元用户子程序，对浅层饱和黄土地基条件下，采用土工格室处理前后的位移特征和力学性状进行了分析，探讨了该种加固方法的适应性，同时结合甘肃省尹家庄—中川机场高速公路的工程实践，进行了现场测试，并对两者结果进行了对比，以便为饱和黄土地基处理的设计提供依据。

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