黄土地区某铁路段路基工程设计 土木工程专业毕业设计 毕业论文

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1、兰州交通大学毕业设计（论文）课题黄土地区某铁路*段路基工程设计姓名专业土木工程班级设计任务1熟悉该工程的设计资料，在查阅相关资料和以往相关工程中所采用方法的基础上，对黄土特性、黄土地区路基工程的特性、地基处理方案、黄土地区路基工程存在的问题及相应的解决方法进行综述。2根据黄土地区路基工程设计资料，绘出横断面图。3结合设计资料，选定黄土地基处理方法，通过进行方案比较确定合适的地基处理方案，并对方案进行具体设计计算，绘出地基处理布置图。4黄土地区路基稳定性分析，若稳定性不满足要求，要修改地基处理方案或重新设计地基处理方案，直到稳定性满足要求。5地基沉降量计算，利用分层总和法进行计算。若沉降量不满足

2、要求，要修改地基处理方案或重新设计地基处理方案，直到沉降量满足要求。6选择另一种地基处理方案进行比较设计，对比两种设计方案得出结论。设计要求1. 制定周进度安排计划表，并严格按照执行。2. 完成英文翻译工作。3收集设计相关的书籍资料，熟悉老师下发的设计资料4. 毕业设计（论文）尽可能全部用计算机打字和绘图，严格按照“兰州交通大学毕业设计（论文）撰写规范”进行撰写和装订。摘要要求500字左右，并用计算机打印。5. 路基工程横断面设计，绘出横断面图。6路基稳定性分析。7地基沉降量计算。指导教师签字夏琼系主任签字主管院长 签章 兰州交通大学毕业设计（论文）开题报告表课题名称黄土地区某铁路K36+78

3、0 K37+570段路基工程设计课题来源工程实际课题类型AY导师学生姓名学号专业土木工程开题报告内容：（调研资料的准备，设计的目的、要求、思路与预期成果；任务完成的阶段内容及时间安排；完成设计（论文）所具备的条件因素等。）黄土的分布黄土在世界上分布相当广泛，其分布面积大于1300万平方公里，约占全球陆地面积的十分之一，成东西向带状断续地分布在南北半球中纬度的森林草原、草原和荒漠草原地带。中国是世界上黄土分布最广、厚度最大的国家。我国西北的黄土高原是世界上规模最大的黄土高原，华北的黄土平原是世界上规模最大的黄土平原。黄土的主要特性：多孔性，由于黄土主要是由极小的粉状颗粒所组成，而在干燥、半干燥的

4、气候条件下，它们相互之间结合得很不紧密，一般只要用肉眼就可以看到颗粒间具有各种大小不同和形状不同的孔隙和孔洞，所以通常有人将黄土称为大孔土。一般认为黄土的多孔性与成岩作用、植物根系腐烂和水对黄土的作用等有关，更重要的是与特殊的气候条件有关。典型的黄土孔隙度较高，而黄土状岩石的孔隙度较低。垂直节理发育，就是典型黄土和黄土状岩石所具有的普遍而特殊的性质。目前较多的人认为，垂直节理的形成主要是由于黄土在堆积加厚的过程中受重力的影响，土粒间的上下间距变得愈来愈紧密，而土粒间的左右间距却保持原状不变。这样水和空气即沿着抵抗力最小的上下方向移动，也就是说沿着黄土的垂直管状孔隙不断地作升降运动并反复进行，这

5、就造成了黄土垂直节理发育的倾向。目前我国高速铁路的建设主要采用新建和既有线提速改造两种方式。与一般铁路相比,高速铁路由于列车动荷载大幅提高,地基内应力水平,分布状态和作用方式都发生显著改变,对基础的结构强度,地基承载力和抗变形能力提出了更高的要求。由于新建高速铁路设计标准高,对可能出现问题的软弱地基都采取了必要的加固措施,有些地段则采用以桥代路的方式通过,因此,地基基础的病害将大量减少。而既有线提速改造的线路,病害往往较多,如路基翻浆冒泥,下沉外挤;早期修建的桥涵,地基基础不同程度地存在承载力不足,不均匀沉降。湿陷性黄土地基路基病害的主要诱因是由于水的侵入而产生的湿陷,其路基病害的主要表现形式

6、为路基沉陷或陷穴、路堤或基底沉陷、路堤局部滑塌等。深厚黄土地基在受水浸湿的情况下产生湿陷,即使采用了强夯、碎石桩、水泥土挤密桩等地基处理方法, 但桩间土等地基土仍不可避免地存在一定的湿陷,尤其是在防排水措施不当,桩基础的选型、布置和施工不当等情况下,黄土的湿陷性较为明显,会引起路基的不均匀沉降。一 设计目的和要求 1. 设计目的1.1.熟悉该工程的设计资料，在查阅相关资料和以往相关工程中所采用方法的基础上，对黄土特性、黄土地区路基工程的特性、地基处理方案、黄土地区路基工程存在的问题及相应的解决方法进行综述。1.2根据黄土地区路基工程设计资料，绘出横断面图。1.3结合设计资料，选定黄土地基处理方

7、法，通过进行方案比较确定合适的地基处理方案，并对方案进行具体设计计算，绘出地基处理布置图。1.4黄土地区路基稳定性分析，若稳定性不满足要求，要修改地基处理方案或重新设计地基处理方案，直到稳定性满足要求。1.5地基沉降量计算，利用分层总和法进行计算。若沉降量不满足要求，要修改地基处理方案或重新设计地基处理方案，直到沉降量满足要求。1.6选择另一种地基处理方案进行比较设计，对比两种设计方案得出结论。2. 设计要求2.1. 完成一篇英文翻译工作。2.2收集设计相关的书籍资料，熟悉老师下发的设计资料2.3. 毕业设计（论文）尽可能全部用计算机打字和绘图，严格按照“兰州交通大学毕业设计（论文）撰写规范”

8、进行撰写和装订。摘要要求500字左右，并用计算机打印。2.4. 路基工程横断面设计，绘出横断面图。2.5路基稳定性分析。2.6地基沉降量计算。二 设计思路在进行路基设计时，先要进行横断面设计。横断面确定以后，再全面综合考虑路基工程在纵断面上的配合以及路基本体工程与其他各项工程的配合，边坡稳定性分析，影响路基边坡稳定性的因素 1边坡土质 2水的活动 3边坡的几何形状 4活荷载增加 5地震及其他震动荷载及沉降量计算，计算方法有力学演算法和地质分析法两大类，采用CFG桩、挤密土（灰土）桩法、深层搅拌法和预浸水法等地基处理方法，其中CFG桩方法操作：（1）平整场地（2）测量放线（3）桩机就位（4）钻孔

9、（5）浇注砼，再次进行沉降量验算。三 预期成果 英文翻译一篇；路基横断面设计图；路基稳定性验算成果表格；对不良地基进行处理方案和措施；沉降量验算表格；四 时间安排第5周 查阅相关规范、书籍并翻译一篇英文第6周 完成设计说明书编写设计大纲第7-8周 路基横断面设计、绘出横断面图第9-10周 边坡稳定性分析第11-12周 沉降量计算第13-14周 地基处理、沉降量验算第15-16周 论文修改与答辩五 完成设计所具备的条件 首先要对湿陷性黄土的判定、湿陷类型的划分及黄土地基湿陷等级的判定有比较清晰的了解，并对几种常用的地基处理方法有所掌握，阅读大量的文献，进行综合的计算。参考文献：白俊平.湿陷性黄土

10、处理的探讨与研究J. 中国勘察设计，2008.1.13-14孙燕明.湿陷性黄土路基处理方法及施工处理措施探讨J .公路运输文摘，2004(Z1).牛希顺.湿陷性黄土地基处理J . 铁道建筑技术.，2002(06).池淑兰，孔书祥路基工程M北京：中国铁道出版社，2002.陈仲颐，周景星，王洪瑾土力学M北京：清华大学出版社，2005.指导教师意见签名： 年 月 日课题类型：（1）A工程设计；B技术开发；C软件工程；D理论研究；（2）X真实课题；Y模拟课题；Z虚拟课题（1）、（2）均要填，如AY、BX等。 摘要高速铁路代表了世界铁路现代化发展的大趋势，是21世纪交通运输的重大成果，是人类的共同财富。

11、随着经济的迅猛发展，交通运输需求激增，我国铁路客运专线建设已经进入一个高速发展的时期，由于高速铁路运行速度快、技术标准高、对路基的要求严格， 控制路基变形沉降已经成为客运专线路基的最大特点。路基变形最明显、危害最大的问题是路基沉降。路基沉降控制是一个涉及因素较多、具有较大不确定性的工程难题。路基沉降包括路基施工沉降和工后沉降，工后沉降尤其发生几率大、危害严重。本论文从黄土的性质和特性，路基沉降的原因、危害，控制路基沉降的措施、路基工后沉降的机理，控制路基工后沉降的必要性、步骤、措施、各种措施的特点，路基沉降计算等方面分析了路基沉降。 关键字： 黄土 路基工后沉降 控制方式 沉降计算 Abstr

12、actHigh-speed railway represents the railway modernization development trend in the 21st century, is the important achievement of transportation, is the common wealth of mankind. Along with the rapid development of economy, the transportation demand, China railway PDL surge has entered a rapid devel

13、opment construction period，Due to the high speed railway running speed, the technical standard of roadbed, strict control of subgrade settlement of deformation and has become the biggest characteristic of PDL roadbed. The most obvious harm, roadbed deformation of the biggest problems is the embankme

14、nt settlement. Embankment settlement control is one which involves many factors, has large uncertainties of engineering problems.Embankment settlement including sub grade construction settlement and post-construction settlement, post-construction settlement risk, particularly serious harm,This paper

15、 from the nature and characteristics of loess embankment settlement, the reason and harm, the control measures of embankment settlement and roadbed settlement mechanism, Control of sub grade settlement after the necessity, steps and measures, and the characteristics of measures, embankment settlemen

16、t calculation, monitoring of embankment settlement.KEY WORDS: sienna embankment control mode settlement calculation 1. 绪论1.1 高速铁路发展高速铁路是一个具有国际性和时代性的概念。1985年5月,联合国欧洲经济委员会将高速铁路的列车最高运行速度规定为客运专线300km/ h。1996 年欧盟在96/ 48 号指令中对高速铁路的最新定义是: 在新建高速专用线上运行时速至少达到250km 的铁路可称作高速铁路。铁盟认为, 各国可以根据自身情况确定本国高速铁路的概念, 在既有线上

17、提速改造, 时速达200km 以上, 也可称为高速铁路。高速铁路是一个集各项最先进的铁路技术、先进的运营管理方式、市场营销和资金筹措在内的十分复杂的系统工程, 具有高效率的运营体系, 它包含了基础设施建设、机车车辆配置、站车运营规则等多方面的技术与管理。广义的高速铁路包含使用磁悬浮技术的高速轨道运输系统。与其他的运输方式相比，高速铁路具有非常明显优越性。主要体现在以下几个方面：第一运送速度快。目前，高速铁路最高运营速度，已超过300/ h，旅行速度，超过200/ h。第二运行准确性高。与汽车和飞机不同，高速铁路严格按照列车运行时刻表运行，很少因天气等原因而延误。第三安全性好。高速铁路投入运营的

18、几十年来，很少发生伤亡事故。第四环境污染轻。电气化高速铁路，基本消除了二氧化碳等有害气体造成的污染。第五运价低。与汽车、飞机的费用相比，高速铁路运程客票票价比较低。第六能源消耗低。第七占地少。高速铁路的占地，只有高速公路的1/ 3。第八投资省。第九效益高。随着经济的高速发展、生活节奏的加快以及世界人口的增长，人们对交通工具的质量要求，也在不断提高。为了满足人们对交通工具的需要，高速铁路应运而生。世界各国根据自己国家的经济实力、科技实力、幅员、工商业布局、人口分布等具体国情，从国民的实际需要出发，采取高速铁路这种客运工具。目前，在发达国家和大多数发展中国家，高速铁路都在进行建设，由于国情原因，不

19、同国家发展程度不同，技术水平也存在差别。在目前，随着公路、海运和航空的发展，铁路运输面临严峻挑战，这种发展趋势，必将促使铁路进行体制改革，带来运输手段的技术创新，进一步实现铁路的重载化和高速化，进而实现铁路路网的现代化建设。1.1.1 世界高速铁路发展 自1964 年，日本建成世界上第一条高速铁路（东京至大阪高速铁路）以来，高速铁路经历了从无到有、迅速发展的过程。据不完全统计，截至2005 年12 月，全世界运营中的高速铁路，营业里程总长已经达到6393 千米。这些线路，分布在10 个国家和地区。21 世纪的铁路运输业，将会出现高速铁路的全面发展，全球性高速铁路网的建设时期，已经到来。据业内学

20、者分析调研，高速铁路的发展，可以划分为三个阶段。 1. 60 年代至80 年代末期高速铁路建设的第一次高潮。19641990 年，建设并投入运营的高速铁路有：日本的上越、东北、山阳、和东海道新干线；法国的大西洋TGV 线，东南TGV 线；德国的汉诺威维尔茨堡高速新线；意大利的罗马佛罗伦萨线。高速线总里程达3198 千米。在这期间，遍布全国的新干线网的主体结构在日本建成。除北美外，世界上经济技术最发达的日本、法国、德国和意大利，共同推动了高速铁路发展，带来高速铁路的第一次建设高潮。 2. 80年代末至90年代中期高速铁路网建设的第二次高潮。高速铁路建设，在日本和法国取得的成就，影响了其他很多国家

21、。80 年代末，世界各国对高速铁路的高度关注和研究，酝酿了高速铁路的第二次建设高潮。第二次建设高峰，形成于90年代的欧洲，涉及到的国家主要有：英国、瑞典、荷兰、比利时、西班牙、意大利、德国、法国等。1991 年，瑞典开通了X2000 型号的摆式列车，1992 年，西班牙引进德、法两国的技术，建成了里长471 千米的马德里塞维利亚高速铁路。1994 年，英国和法国，通过吉利海峡隧道连接在一起，这是第一条高速铁路国际连接线。1997 年，从巴黎开出的“欧洲之星”，又将德国、荷兰、比利时、法国连接在一起。在这个时期内，意大利、德国、法国以及日本，对高速铁路的发展，进行了全面规划，推动了第二次建设高潮

22、。 3.90年代中期形成至今 高速铁路建设的第三次高潮。90 年代中期，形成了高速铁路建设研究的第三次高潮。这次高潮波及到大洋洲、北美、亚洲以及整个欧洲，形成了铁路交通领域的一场复兴运动。自1992 年以来，荷兰、英国、澳大利亚、韩国、俄罗斯和我国台湾省等国家和地区，均先后开始建设高速铁路新干线。根据不完全统计，为了配合欧洲的高速铁路网的建设，东部和中部欧洲的罗马尼亚、希腊、捷克、奥地利、波兰、以及匈牙利等国家，正在全面改造干线铁路。此间，修建高速铁路新线的国家和地区，已经达到12 个，修建新线总里程达3509千米。1.1.2 我国高速铁路发展现状 近年来，我国铁路部门采取了有力的措施，使列车

23、的运行速度得到不断提高。目前，我国时速160 公里的线路，延展里程已经达1.4 万多公里，时速200 公里的线路，延展里程达6200余公里。通过第六次的大面积提速改造，目前我国铁路已有6227 公里的延展线路的列车，运行时速可达250 公里。根据欧盟在1996 年对高速铁路的最新定义，目前在我国，严格意义上的高速铁路，只有北京到天津的京津城际高速铁路。2008 年4 月18 日，京沪高速铁路正式开工。这是迄今为止，我国技术含量最高、投资规模最大、具有世界领先水平的一条高速铁路。正线全长约1318 千米，设计时速359 千米，初期运营时速300 千米，全线共设置21 个客运车站。该项工程，预计五

24、年左右完成。此外，到2020 年，通过新建的高速铁路以及客运专线，同时通过对既有铁路实施全面的提速改造，形成“四纵四横”的快速铁路客运网络。形成连接川渝地区、江汉平原和长三角的沿江大能力快速通道。长三角、珠三角、环渤海京津冀，以及其他城镇密集地区，城际轨道交通主骨架基本形成，公交化轨道交通运输基本实现。1.1.3 我国发展高速铁路的必要性 高速铁路的发展是世界大趋势。高速铁路问世以后，铁路改变了一度被人们认为是夕阳产业的状况，并出现生机，显示出强大的生命力。尤其是可以节约旅行时间、改善旅行条件、降低旅行费用。再加上国际社会，对人们赖以生存的地球的环境保护意识的增强，使得在世界范围内，高速铁路呈

25、现出蓬勃发展的强劲势头。 1. 发展高速铁路符合中国的国情。中国幅员辽阔、人口众多、资源分布不均、地区经济发展不平衡。长期以来，在我国交通运输体系中，铁路一直发挥着骨干的作用。一个时期以来，虽然国家加大了基础设施的投入，铁路建设步伐加快，铁路部门通过自身的提速挖潜，加之民航、水运和公路的分流，在一定程度上，缓解了铁路旅客运输的紧张状况。但是，这种“平衡”是短暂的。每到节假日期间，全国各大火车站仍旧人满为患，一到春运和黄金周，更是上下动员，如临大敌。发展高速铁路，为解决这些问题，提供了一个很好的出路。 2. 高速铁路对于就业和工业发展的带动和促进作用。高速铁路的兴建和正常运行，需要大批的修建人员

26、。铁路建成后，将在沿线新形成大批的中、小城市，这将有利于农村的城市化进程，并能够带动沿线区与外界的物资、人员、技术和商品的流通，吸引资本投入，形成新的经济发展产业群，进而为我国的城镇化、工业化、信息化建设，提供崭新的发展契机。高速铁路的兴建和正常运行，将创造很多新的就业机会，这将使我国目前产业结构调整的步伐加快，为企业产业链优化升级所产生的剩余劳动力，提供了就业分流的渠道，缓解了当前企业和单位的人事改革的压力。同时，作为新兴的高新技术产业，高速铁路还将推动相关配套产业的发展。1.1.4 发展高速铁路对我国的影响 从京津城际铁路，到武广高速铁路，再到郑西高速铁路，中国高速铁路，不断发展和进步，这

27、将对于进一步扩大中国铁路的国际知名度，推出中国铁路技术，和标准体系，打造中国的铁路品牌，产生十分重要而深远的战略意义。 1. 提供运输便利。高速铁路将带来货运物流市场的巨大转变，大量工业产品，有了更为方便快捷的运输渠道，产品运输周期被缩短。 2. 促进城市间的交流合作。高速铁路高度发展，会引起“区域同城化”现象。城市圈内的不同城市之间，交流协作更加密切，各城市的优势，将得到更好发挥。高速铁路建成以后，有利于促进各地区间，信息流、资金流、技术流和人才流的流通，并能够带动周边地区的发展，从而，带动一大批与之相关的产业的发展，如休闲娱乐业、商业、旅游业、办公业、金融业等。 3. 扩大直接投资。高铁的

28、建设，对于钢铁和建材的需求量极大，这也有利于完善地方交通路网，使地方基础设施建设的步伐加快。 4.带动旅游经济的发展。对旅游资源来讲，高速铁路是一种很好的宣传，高铁的到来，将为旅游业带来便利，从而带动沿线旅游经济的发展。1.2 黄土的分布及特征1.2.1 黄土的分布黄土在世界上分布相当广泛，其分布面积大1300万平方公里，约占全球陆地面积的十分之一，成东西向带状断续地分布在南北半球中纬度的森林草原、草原和荒漠草原地带。在欧洲和北美，其北界大致与更新世大陆冰川的南界相连，分布在美国、加拿大、德国、法国、比利时、荷兰、中欧和东欧各国、苏联白俄罗斯和乌克兰等地；在亚洲和南美则与沙漠和戈壁相邻，主要分

29、布在中国、伊朗、苏联的中亚地区、阿根廷；在北非和南半球的新西兰、澳大利亚，黄土呈零星分布。中国是世界上黄土分布最广、厚度最大的国家。西起甘肃祁连山脉的东端，东至山西、河南、河北交接处的太行山脉，南抵陕西秦岭，北到长城，包括陕西、山西、宁夏、甘肃、青海、河南等六个省，面积达64万平方公里，约占我国陆地面积的6.6，各地黄土厚度不一，从数米至数十米，甚至一、二百米（甘肃兰州九洲台黄土堆积厚度达到336米），发育了世界上最典型的黄土地貌。我国西北的黄土高原是世界上规模最大的黄土高原，华北的黄土平原是世界上规模最大的黄土平原。1.2.2黄土的特征1. 颜色为淡黄、褐色或灰黄色（有时老黄土可能呈褐红色）

30、。2. 粒度成分以粉土（0.0750.005mm）颗粒为主，含量约占6070，一般不含粒径大于0.25mm的颗粒。3. 含各种可溶盐，尤其富含碳酸盐主要为碳酸钙，一般含量为1030，可形成钙质结核（姜结石）。4. 空隙多且大，结构疏松，孔隙度多为3364，有肉眼可见的大孔隙或虫孔、植物根孔等。5. 无层理，但有垂直节理和柱状节理。天然状态下能保持近直立的边坡。由于黄土的柱状节理发育，并且垂直方向的渗透系数大于水平方向的渗透系数，因此在黄土中钻探时，泥浆易沿节理流失。具有上述特征的土称为标准黄土，只有其中部分特征的黄土则称为黄土状土或黄土质土。1.3 黄土特性分析1.3.1 黄土的物理、水理特性

31、黄土的物理、水理性质，在认识黄土滑坡中占有重要的地位，与黄土滑坡的物质组成、结构特征、分布特点等有密切关系。以下是与黄土滑坡密切相关的黄土的特殊物理性质(比重、重度、含水量、孔隙比或孔隙率等)和水理性质(塑性、渗透性、崩解性等)。1. 黄土的天然含水量黄土的天然含水状态受地理位置、区域年平均降水量、地质年代、沉积环境的影响。在我国，由西北至东南方向黄土的天然含水量有逐渐增大的趋势，其统计结果表明它和区域年平均降水量及地区潮湿度之间存在明显的线性相关关系:式中: 为黄土的天然含水量(%);为区域多年年平均降水量(mm): 为区域潮湿度。另外，不同时代黄土，由于埋藏条件、粒组成分不同，其含水状态存

32、在着明显差异。2. 黄土的重度黄土的重度在不同地层、区域、剖面上存在着较大的差异。新黄土的重度值一般为；离石黄土的重度值一般为；午城黄土的重度值一般为。古土壤的重度值明显偏高，其变化范围在之间。黄土的重度值随着土体埋藏深度的增加而增大，老黄土的重度明显大于新黄土的重度。3. 黄土的比重黄土的比重与黄土的年代密切相关，黄土中粘粒含量直接决定了黄土比重值的大小，黄土的比重一般介于2.642.81之间，新黄土的比重平均值为2.673；离石黄土的比重平均值一般介于2.6952.719之间；午城黄土的比重值一般介于2.7382.793之间；古土壤的比重值的变化范围为2.782.81。4. 黄土的孔隙率与

33、孔隙比黄土的孔隙率或孔隙比是表示黄土密实度程度的指标。通过对甘肃黄土的研究发现，不同时代黄土的孔隙率的差异很大，最大绝对差值约1/6。总体上讲，新黄土质地疏松，孔隙率较大，一般介于56.52%47.03%，均值约为51%;老黄土质地相对密实，孔隙率相对较小，一般介于48.54%38.54%之间，均值约为44%;不同时代和沉积环境，黄土层中古土壤的孔隙率变化范围最大，介于51.573622%之间，均值约45%，老黄土中古土壤质地密实，孔隙率一般小于40%。5. 黄土的塑性黄土沉积环境相对干燥，形成年代较近，成岩程度差，土质疏松多孔，矿物成份中易溶盐含量较高，是一种具有独特水理性质的水敏感性土体。

34、液限()、塑限()、或塑性指数()是表征这种特性的指标。黄土的塑性主要取决于颗粒成分中粘粒含量。老黄土中粘粒组含量远大于新黄土中粘粒组的含量，因而老黄土液塑限值明显大于新黄土的液塑限值。6. 黄土的渗透性黄土的渗透性，是黄土的重要工程性质之一。它不仅与黄土地区的工程建设息息相关,而且与许多地质灾害现象关系密切。但由于影响黄土渗透性的因素很多(如土粒性质、形状和级配、孔隙比、结构、裂隙、层理、饱和度以及水的粘滞性等等)，到目前为止，对黄土渗透性的研究还远不能满足生产实践的要求。黄土的渗透性与其它土质相同，均以单位水力作用梯度下的渗流速度，即渗透系数表示。不同成因时代黄土的渗透性存在着明显的差异，

35、新黄土的渗透性是老黄土渗透性的数倍至数十倍。黄土的渗透性存在着明显的各向异性，时代越新，其各向异性越明显，新黄土垂直渗透系数远大于水平渗透系数，老黄土的垂直渗透系数则略小于水平渗透系数。7. 黄土的崩解性黄土的崩解性反映了黄土遇水破坏的特征。干燥状态下，无论是新黄土，还是老黄上，都具有较强的结构稳定性，可支持陡立的边坡。然而其水稳定性却相当差，这也是黄土地区千沟万壑地形形成的土性原因。黄土浸水后，通常经历吸水和解体两个阶段，首先吸收水分，体积膨胀，随后土颗粒向水中扩散，分崩、解体。黄土遇水崩解后，其内部联系松弛，力学强度降低。如果其位于斜坡下，则引起强烈的水上流失;如果其在坡体内，则可能构成不

36、稳定斜坡的软弱层(带)，对斜坡的稳定不利。1.3.2 黄土的力学特性黄土，不仅具有特殊的物理性质和水理性质，其力学(压缩性、抗拉性、湿陷性、抗剪性等)性状也独具特色。系统研究、准确确定黄土的物理、水理、力学性状，不仅可以指导黄土地区的工程建设，而且也是认识黄土地区诸多不良地质现象所必须。对黄土滑坡来讲，黄土的力学特性十分重要，尤其是强湿陷性、高压缩性和低抗剪性在滑坡活动中起着重要作用。1. 黄土的湿陷性黄土湿陷性是黄上在遇水作用时所显示出的土体收缩，结构变密实的特性，黄土层具有可供压缩的大孔隙和遇水其结构发生破坏的特点。前人对马兰黄土的显微结构研究发现，凡湿陷性黄土，其固体部分以粉粒为主，粒间

37、结构在水平而上呈现较多的大孔隙，颗粒之间为点式接触，在垂直方向上很多颗粒为叠复式接触。孔隙度较大，一般孔隙比大于1，整个土体处于欠压密状态。水在湿陷过程中所起的作用相当复杂，是一个物理化学作用过程。原始状态下的黄土含水量较小，土体三相体系中的孔隙基本为空气充填，骨架结构中土粒表面吸附的水膜很薄，该水膜具有固体的某些特征，吸力lOMPa(即100个大气压)，此时吸附水膜在土体骨架中起强化结构的作用。当有水份补充时，水膜厚度增大，出现弱结合水，土粒对弱结合水的吸附力大为降低，从而导致颗粒间联系力减弱，如果水份更多而出现自由水，可以使之散化。另外土颗粒接触点处，起胶结作用的结晶盐，在吸附大量水份后，

38、溶解分离，失去连接作用，发生湿陷。大量的水不仅使土体骨架中的固体颗粒间连结力减弱，破坏土体原始结构，而且在土粒相对位移时起润滑作用。湿陷性黄上易般出露于较高的梁、赤顶部，或其附近缓倾斜坡上，常见的湿陷形态为凹形陷坑，这类陷坑是地表水的汇集区，是形成黄土落水洞的前奏。黄土的湿陷性与其成因年代密切相关，一般新黄土湿陷性较强，老黄土湿陷性微弱或不具湿陷性。马兰黄土属湿陷性与自重湿陷性黄土，离石黄土除顶部土体稍具湿陷性外，一般属非湿陷性黄土，而午城黄土则不具有湿陷性。马兰黄土的湿陷性受土体天然含水状态及埋藏深度的控制，当含水量一定时，湿陷性随深度增加而降低，类似地，当深度一定时，湿陷性随含水量增大而减

39、小。2. 黄土的抗剪性黄土的抗剪强度是黄土强度的重要标志，黄土的抗剪强度具有明显的特殊性，受应力、含水状态、土体结构、边界条件等多种因素的影响。对黄土应力应变特征、抗剪强度的各向异性及抗剪强度的时间效应的研究是揭示黄土抗剪强度基本规律的重要途径。3. 黄土的压缩性研究黄土受压后的力学性质，对黄土地区的基本建设具有重要的意义。主要用压缩系数()、压缩量等指标来衡量黄土的压缩性能。黄土样品的压缩实验表明，不同时期黄土的压缩性具有很大差别，其中马兰黄土的压缩性最大，压缩系数()为0.1732士0.0051，上离石黄土次之，为0.1107士0.0057，下离石和午城黄土分别为0.0981士0.0073

40、和0.0357士0.0053。1.4 湿陷性黄土地基 湿陷性黄土地基危害严重，因此对湿陷性黄土地区的建筑物不论地基承载力是否达到容许承载力，都应对处理。湿陷性黄土地基处理主要取决于湿陷性黄土的特殊性质，湿陷性黄土地基的变形包括压缩和湿陷性两种，当基底压力不超过地基土的容许承载力时，地基的压缩变形很小，大都在其上部结构的容许变形值范围以内，不会影响建筑物的安全和正常使用。湿陷变形是由于地基被水浸湿引起的一种附加变形，往往是局部和突然发生，且不均匀，对建筑物破坏性大，地基进行处理，前者以消除湿陷为目的，后者以提高承载力为主，同时应消除黄土的湿陷性。 我国湿陷性黄土分布很广，各地区黄土的差别很大，地

41、基处理时应区别对待，并结合以下特点：1）湿陷性黄土的地区差别，如湿陷性和湿陷敏感性的强弱，承载能力及压缩性的大小和不均匀性的程度等；2）建筑物的使用特点，如用水量大小，地基浸水的可能性；3）建筑物的重要性和其使用上对限制不均匀下沉的严格程度，结构对不均匀下沉的适应性；4）材料及施工条件，以及当地的施工经验。湿陷性黄土的地基处理措施是采用机械手段对基础的湿陷性黄土进行加固处理，或更换另一种材料改变其物理性质，达到消除湿陷性、减少压缩和提高承载能力的目的，其中大多以第一个目的即消除湿陷为主。 地基处理的常用方法有垫层、重锤夯实、强夯、土（或灰土）桩挤密等，可以完全或部分消除地基的湿陷性，或采用桩基

42、础或深基础穿透湿陷性黄土层，使建筑物基础坐落在密实的非湿性土层上，保证建筑物的安全和正常使用。 换填垫层法 换填垫层法适用于处理各类浅层软弱地基。当在建筑范围内上层软弱土较薄，则可采用全部置换处理。 对于较深厚的软弱上层，当仅用垫层局部置换上层软弱土时，下卧软弱上层在荷载下的长期变形可能依然很 大。对于体型复杂、整体刚度差、或对差异变形敏感的建筑，均不应采用浅层局部置换的处理方法。 对于建筑范围内局部存在松填土、暗沟、暗塘、古井、古墓或拆除旧基础后的坑穴，均可采用换填法进 行地基处理。在这种局部的换填处理中，保持建筑地基整体变形均匀是换填应遵循的最基本的原则。 换填法的处理深度通常控制在 3m

43、 以内较为经济合理。 换填垫层法常用于处理轻型建筑、地坪、堆料场 及道路工程等。 采用换填垫层全部置换厚度不大的软弱土层，可取得良好的效果；对于轻型建筑、地坪、道路或堆场， 采用换填垫层处理上层部分软弱土时，由于传递到下卧层顶面的附加应力很小，也可取得较好的效果。但对 于结构刚度差、体型复杂、荷重较大的建筑，由于附加荷载对下卧层的影响较大，如仅换填软弱土层的上部， 地基仍将产生较大的变形及不均匀变形，仍有可能对建筑造成破坏。 采用换填垫层时，必须考虑建筑体型、荷载分布、结构刚度等因素对建筑物的影响，对于深厚软弱上层， 不应采用局部换填垫层法处理地基。对于不同特点的工程，还应分别考虑换填材料的强

44、度、稳定性、压力扩 散能力、密度、渗透性、耐久性、对环境的影响、价格、来源与消耗等。当换填量大时，尤其应首先考虑当地材料的性能及使用条件。此外还应考虑所能获得的施工机械设备类型、适用条件等综合因素，从而合理地 进行换填垫层设计及选择施工方法。 重锤夯实是一种古老的深层加固土的方法，它可以追溯到 1936 年首次 由普洛克提出的击实原理，1957 年英格兰的道路研究室第一次将这一技术应用 到土的深层压实上。直至 20 世纪 70 年代初，在法国梅纳公司的开创下，强夯法 这种深层动力夯实技术才真正用于土的加固实践中。 强夯处理技术广泛应用于碎石、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷 性黄土、杂填土、

45、素填土等地基。对于饱和度较高的黏土和淤泥 质地基通过辅以置换等措施也可以取得一定的加固效果，如形成硬壳 层，可作为工业项目的厂区、道路、一般建筑物地基。关于高饱和度黏土和黏性 土等地基,采用夯坑内回填块石,碎石或其它粒径材料进行强夯置换亦取得了一 定效果。 强夯法具有以下特点： （1） 处理范围广泛（2） 加固效果显著（3） 节省材料，降低工程造价 （4） 施工速度快，工期短（5） 施工机具简单。强夯法的加固原理是利用夯锤自由落下产生的冲击波使地基密实。 这种 冲击引起的振动在土中以波的形式向地下传播。 这种振动波可分为体波和面波两 大类。体波又包括压缩波和剪切波，面波如瑞利波、乐夫波。 强夯

46、理论认为：压缩波大部分通过液相运动，使孔隙水压力增大，同时 使土粒错位，土体骨架解散，而随后的剪切波使土颗粒处于更加密实的状态。挤密法 灰土挤密桩或土挤密桩通过成孔过程中的横向挤压作用，桩孔内的土被挤向周围，使桩间土得以挤密，然后将备好的灰土或素土（粘性土）分层填入桩孔内，并分层捣实至设计标高。用灰土分层夯实的桩体，称为灰土挤密桩；用素土分层夯实的桩体，称为土挤密桩。二者分别与挤密的桩间土组成复合地基，共同承受基础的上部荷载。夯实水泥土桩也属于挤密桩。灰土挤密桩和土挤密桩，在消除土的湿陷性和减小渗透性方面，其效果基本相同或差别不明显，但土挤密桩地基的承载力和水稳性不及灰土挤密桩。适用范围一般为

47、地下水位以的湿陷性黄土，一般处理的湿陷性黄土层厚度为515m。夯实水泥土桩中的挤土成孔桩也属于挤密桩，其强度主由土的性质，水泥品种、水泥标号、龄期、养护条件等控制。其特点是：施工周期短、造价低、施工文明、质量容易控制夯实水泥土桩法适用于处理地下水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土等地基。处理深度不宜超过10m。 总之，在具体选用湿陷性黄土的处理方法时，应根据建筑场地的湿陷性类别、湿陷等级、以及地区特点，首先考虑因地制宜和就地取材等原则，并根据施工技术可能达到的条件，经过技术经济对比予以选用，必要时可几种方法综合考虑使用。 2. 设计资料准备2.1 工程地质 在DK49+ 480 DK50 +

48、 050路段，该区黄土状粉土主要为次生黄土，由粒径在 0.005 0.075m的粉砂级颗粒组成，矿物成分包括石英、长石、云母等，富含碳酸钙，其成因类型主要为风积、冲洪积。本线路黄土状粉土，堆积厚度不大，一般 2 8m，局部可达 15m 以上。 本段共取 245 个原状样，试样呈淡灰黄色或淡灰褐色，无层理，孔隙多，肉眼可见，垂直节理发育。对各个黄土段落进行相应的物理力学试验，获得土样的基本物理力学性质指标如表 1 所示。 表1 黄土物理力学实验成果统计表含水率/%天然密度/g cm-3空隙比e液限L/%塑限P/%液性指数Il塑性指数IP压缩系数a1-2内聚力c/kPa内摩擦角/样品个数24523

49、2230245245245236236201201最大值21.82.011.2630.5020.40.6511.42.7073.1029.40最小值12.41.060.3822.7017.2-5.60.039.7017.20平均值171.230.9625.9218.24-6.80.0923.620.60本线黄土段落的湿陷情况见表2所示。 表2 黄土段落湿陷情况起点终点湿陷系数s自重湿陷系数zs湿陷起始压力Psh湿陷量s(mm)自重湿陷量 zs（mm）湿陷类型湿陷等级DK49+ 480DK50 + 0500.020.006170100.50.0非自重2.2 线路技术标准 （见表3） 表3 线路技

50、术标准基床表层填料及压实标准三角形，由中心向两侧4%横向排水坡基床底层填料及压实标准基床表层为级配碎石，孔隙率n190MPa基床以下路堤调料及压实标准采用细粒土时 地基系数k30110MPa 压实K0.95工后沉降一般地段路基工后沉降不大于5cm路基面宽度双线13.6m路堤路肩宽度两侧均为1.4m路堑路肩宽度两侧均为1.4m线间距5.0m过渡段长度L=2h+a 3. 高速铁路横断面图设计3.1 路基面形状及宽度 在铁路线路工程中，路基有下面几种形式： 1.路堤当铺设轨道或路面的路基面高于天然地面时，路基以填筑方式构成，这种路基成为路堤，如图3-1(a)所示。2.路堑当铺设轨道或路面的路基面低于

51、天然地面时，路基以开挖方式构成，这种路基称为路堑，如下图3-1(b)所示。3.半路堤当天然地面横向倾斜，路堤的路基面边线和天然地面相交时，路堤本体在地面和路基面相交线以上部分五填筑工程量，这种路堤称为半路堤，如图3-1（c）所示。4.半路堑当天然地面横向倾斜，路堑路基面的一侧无开挖工作量时，这种路基称为半路堑，如图3-1(d)所示。5.半路堤半路堑当天然地面横向倾斜，路基一般一部分以填筑方式构成而另一部分以开挖方式构成时，这种路基称为半路堤半路堑，如图3-1(e)所示。6.不填不挖路基当路基的路基面和经过清理的天然地基面平齐，路基无填挖土方时，这种路基称为不填不挖路基，如图3-1(f)所示。

52、(a)路堤断面 （b）路堑断面 （c）半路堤断面 （d）半路堑断面 （e）半路堤半路堑断面 (f)零点断面图3-1路基横断面形式1.路基面形状的确定路基面是否需要设置路拱，应根据基床填料的渗水性及水稳性而定。不易渗水的填料必须设置路拱，使道床下的积水能迅速向路基两侧排出，以保持路基面的干燥，防止基床因浸水强度下降产生病害；而渗水性好的填料，进入路基面的水能够较快地向下渗出，故不需设置路拱。岩石（年平均降水量大于400mm地区的易风化泥质岩石除外）由于水稳性良好，不怕水浸，也不需设置路拱，故路基面形状可分为有路拱和无路拱两种。路基面形状应符合规定：非渗水土和用封闭层处理的路基面应设路拱。路拱形状

53、为三角形，由路基中心线向两侧设计4的人字排水坡。曲线加宽时，仍保持三角形。2.路基面的宽度高速铁路路基面宽度应根据列车设计行车速度、正线数目、线间距、远期采用的轨道类型、路基面两侧沉降加宽、曲线加宽、路肩宽度、养路形式、接触网立柱的设置位置等确定。根据高速铁路规范表6.2.3规定，选用无砟轨道双线，设计最高速度为350km/h,线间距5m,路基面宽度13.6m。3.2 高速铁路路基路肩高速铁路路基顶面中，道床覆盖以外的部分称为路肩，其作用是保护路堤受力的堤心部分，防治道砟失落，保持路基面你的横向排水，供养护维修人员作业行走避让，放置养护机具，防洪抢险临时堆放砂石料，埋设各种标志、通行信号、电力

54、给水设备等。路肩虽不直接承受列车荷载作用，但对保证路基受力部分的稳固十分重要，路肩宽度的选择应满足敷设接触网支柱，安放通信信号设备，埋设必要的线路标志，通行养路机具等。路肩宽度取决于几下因素：1. 路基稳定的需要，特别是浸水后路基边坡稳定性。2. 满足养护维修的需要。3. 保证行人的宽度，符合安全退避距离的要求。4. 为路堤压密与道床边破坍落留有余地。根据我国高速铁路所采用的机车外形、车辆幅宽、列车长度、行车速度等，参考其他国家的资料，选用路肩宽度为1.4m(双线)。3.3 高速铁路路基基床基床，路基面以下受到列车动荷载作用和受水文，气候四季变化影响的深度范围称为基床。其状态直接影响到列车运行

55、的平稳和速度的提高。一般情况，高速铁路路基基床由基床表层和基床底层构成，选用的无砟轨道基床表层厚度为0.4m，基床底层厚度为2.3m。3.4 高速铁路路堤边坡路堤边坡的坡度是决定路堤稳定性的主要因素之一。因而，必须以保证土体稳定为前题，根据填料的物理力学性质、边坡高度和基底的工程地质条件等合理确定。由于高速铁路路堤一般采用的填料较好，因此选用路堤边坡坡度为1:1.20。3.5 路基横断面图绘制 本设计线主要是某高速铁路，DK599+350DK599+742段线路。主要为路堤设计。另外本地地基为黄土，由于黄土的湿陷性，有必要对路基的沉降进行计算分析，并对其进行地基处理。 根据线路平面图，本线路设计有左行车线,右行车线两股道，。根据高速铁路路基设计规范对路基排水的要求，结合本设计的具体基床土质特征和边坡形式以及设计线路平面图。具体断面设计见附图路基横断面设计图个