铁路路基动荷载稳定性及含盐土工程特性研究

2003年主要工作介绍•青藏铁路沿线含盐量补充测量•含盐冻土的抗压强度测定•含盐土的热学、水动力参数测定•冻融过程中水盐迁移模型•冻土路基的地震反应分析•冻土融沉系数评价•土体导热系数评价1.青藏沿线含盐量补充测试结果0510152025303500.511.522.533.544.555.56含盐量/%深度/mDK1033+250左5MDK1037+252.05DK1037+276.75DK1041+678DK1043+161.42DK1044+625.56DK1047+214.40DK1069+729.20DK1078+000DK1130+798DK1104+500-DK1105+500左200含盐量与冻结温度关系完成冻结温度测定48组-1.2-1-0.8-0.6-0.4-0.2000.20.40.60.8含盐量（%）冻结温度(C)2.含盐冻土的抗压强度0.000.200.400.600.801.001.201.401.6000.20.40.60.81含盐量（％）抗压强度（MPa）έ＝1.10e-3έ＝1.67e-4完成13组含盐冻土抗压强度试验3.含盐土水动力、热参数测定•完成导水系数测定4组•完成扩散系数测定12组•土水势测定9组05101520253000.10.20.30.40.5体积含水量扩散系数cm/min含盐量0%含盐量2%含盐量1%0153045607590202224262830含水量(%)土水势（kpa)干容重1.45g/cm3干容重1.55g/cm3干容重1.65g/cm3干容重1.75g/cm3不同干容重氯化钠盐土土水势与含水量之间的关系曲线含水量与扩散系数的关系曲线（青藏砂土）水分场方程：温度场方程：溶质场方程：(/)()[(,)]cbwshnMCCDqttZZ水()icsiccTTCLLtttZZ()()()[()]wwiiwcDtttZZ4.冻融过程中水盐迁移模型5.冻土路基的地震反应分析•青藏铁路工程处于多年冻土地区，且属地震多发地带。图3-1是根据中国地震目录查询（-1831-1979）的青藏高原地带发生的4级以上地震分布图。近期统计资料表明：1980年以来，在青藏高原已经发生了14次6.0-6.9级地震，2次7.0-8.5级地震，可见地震频繁的发生现状2830323436889092947级以上6-6.9级5-5.9级4-4.9级地震烈度区划(国家地震烈度委员会)青藏铁路格尔木至拉萨:格尔木至大干沟（DK816+150~866+500)七度区大干沟至不冻泉（DK866+500~DK1001+750)八度区不冻泉至措那湖南岸（DK1001+750~DK1585+850)七度区措那湖南岸至妥如（DK1585+850~DK1712+500)八度区妥如至羊八井（DK1712+500~DK1933+500)九度区羊八井至拉萨（DK1933+500~DK2006+700)八度区01234012345678910a/m/s2T/s含有冻土水平加速度反应谱含有冻土竖向加速度反应谱不含冻土水平加速度反应谱不含冻土竖向加速度反应谱λ＝0.056.冻土融沉系数评价清藏铁路沿线各种土质融沉系数与含水量关系汇总00.10.20.30.40.50.60.70.80.91050100150200含水量/%融沉系数/%风火山资料北麓河资料清水河资料试验-砾石、碎石土试验-砂土试验-粘性土试验-重粘土•定义界限孔隙率，当实际饱和冻土的孔隙率超过该值时，超过部分的水体按完全用于沉降量计算，小于该孔隙率的水按9%的体积用于融沉计算。界限孔隙率就是液限状态下的孔隙率。按土类不同，界限孔隙率参考取值：•粘土:0.50•粉质粘土：0.45•粉土：0.42•砂土：0.38•非饱和态：引进接触率融沉系数：•饱和态：brwwCwdrwCA09.001rC•过饱和状态：1lwlnnHHnHnnnhlll11HhHHAlw09.009.10lllnnnnnA109.009.10swswWn)(1自由水的排出：流限状态下的水体积：融沉系数：粘土融沉系数与含冰量关系00.10.20.30.40.50.60.70.8050100150200含冰量/%融沉系数7.土体导热系数评价])1([1gg)1(12/1wsgwg)1(]})1([)1{(2/12/1sdrrn1nwrswdwgsdwdgwdsdwwdssdsdwdrrwrwrrrwrrrrrwr2121)1(1)1()1(00.511.52010203040含水量/%导热系数/w/mk3/1600mkgrd130012001500粉土导热系数与含水量的关系（符号：实测值，线：计算值）（冻结状态）00.511.522.5010203040含水量/%导热系数/w/mk130012003/1500mkgrd（融化状态）下一年度研究计划•补充含盐冻结粉质粘土的蠕变试验（由于实验室过饱和的试验任务，该项内容未能在2003年度安排）试验温度为-0.5、-1、-2及-5℃，含水量为70%、35%及20%，15%，盐含量取0.2%、0.4%、和0.8%，试验方案为正交设计，以节省机时。•复合地基形式的动力学模拟试验选择砂土、粘土、粉土和含土冰等进行3种组合形式搭配，温度状况选择恒定温度2种及具有一定温度梯度（保证存在冻融界面），动荷载选择两种两种频率（高频、低频）的正弦波。•选择2种典型含盐土进行冻融试验，温度按2种变温模式设计2003年发表的论文目录1.何平，程国栋，杨成松等.冻土融沉系数的评价方法.冰川冻土.2003，25（6）2.HePing,ChengGuodong，LiuWeiminget.al.AnalysesonThermalConductivityforUnfrozenandFrozenSoils.ProceedingsoftheInternationalGeotechnicalConferenceonReconstructionofHistoricalCitiesandGeotechnicalEngineering.SaintPetersburg-Moscow:ASVPublishers(editedbyAcad.V.A.LlichevandProf.V.M.Ulitsky):341-344.3.赵淑萍,朱元林,何平等.冻土动力学参数测试研究.岩石力学与工程学报.20034.杨成松,何平,程国栋等.冻融作用对土体干容重和含水量影响的试验研究.岩石力学与工程学报,20035.ZhaoS.P.,Y.L.Zhu&P.He.RecentProgressinresearchonthedynamicresponseoffrozensoil.Proceedingsofthe8thInternationalConferenceonPermafrost(editedbyMarciaPhilips,SarahM.Springman&LukasU.Arenson).Zurich,Switzerland,2003,1301-13066.王丽霞，凌贤长，徐学燕等.多年冻土场地路基地震响应动应力性状研究.地震工程与工程振动.2003，57.凌贤长，徐学燕，邱明国等.冻结哈尔滨粉质粘土动三轴试验CT检测研究.岩石力学与工程学报.2003,22(8):1244-1249谢谢!