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，土工格室河道治理应用，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，无其他不良冻土现象。

双向增强复合地基土工格室加筋体变形分析

　　为解决现有梁、板法不能同时考虑桩土差异刚度、布桩形式以及摩阻效应对土工格室加筋体变形影响的问题，土工格室河道治理，将单桩影响范围内的土工格室视为受上部荷载、水平摩阻力及桩土支撑力共同作用下的弹性圆薄板，并基于Winkler假定考虑了土工格室与桩土加固区的变形协调;根据单元体静力平衡建立了考虑水平摩阻效应的格室体挠曲变形控制微分方程，利用Bessel复变函数构造出不同条件下的挠度解析表达式，在此基础上得到了双向增强复合地基网下桩土应力比、沉降及桩土差异沉降的计算公式;采用室内试验对该方法进行了验证，并在此基础上利用该方法探讨分析了格室加筋体的复合弹性模量、水平摩阻系数、桩土刚度比等因素对双向增强复合地基网下桩土应力比和沉降的影响。研究结果表明:与实测值的对比结果显示该方法具有可行性;摩阻效应对桩土差异沉降影响较大，且在桩土刚度较大或加筋体复合弹性模量较小时，摩阻效应对桩土应力比、沉降影响亦十分显著。

　　双向增强复合地基工作情况可以用土工格室垫层的变形表示，桩土沉降等参数也可以根据其变形来进行计算，目前模拟格室体的“柔性筏板”作用主要是格室加筋体板、梁结构计算。格室加筋体的受力很复杂，不仅受到桩与桩间土的支撑力以及还有路堤的竖向压力，而在变形的时候上下界面受垫层填料的摩阻力，然而目前在模拟格室体的方法上又存在一定的局限性，因此对土工格室变形计算进行研究是十分有必要的。

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