CN109033624A - 一种路堤下盐渍土地基溶陷量的测算方法 - Google Patents

Abstract

一种路堤下盐渍土地基溶陷量的测算方法，以科学合理地确定浸水条件路堤底部盐渍土地基的溶陷量，且能够适应实际工程需要。包括以下步骤：(1)确定盐渍土地基的溶陷变形计算深度l₀；(2)确定第i层土的溶陷指数C_ri、第i层土的初始孔隙比e_0i和第i层土的有效自重应力σ_y0i；(3)通过以下公式确定路堤下盐渍土地基溶陷量s_r：

Description

一种路堤下盐渍土地基溶陷量的测算方法

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，特别涉及一种路堤下盐渍土地基溶陷量的测算方法。

技术背景

盐渍土地基在浸水条件下产生溶陷下沉变形，极易影响高速无砟铁路或磁悬浮路堤的正常使用功能。目前，盐渍土地基的溶陷量多采用《盐渍土地区建筑规范》(SY/T0317—2012)确定，即溶陷量按以下公式确定：

式中，S_δ0为盐渍土地基的总溶陷量，单位mm；δ_i为第i层土的溶陷系数；H_i为第i层土的厚度，单位mm；n为基础底面以下全部溶陷性盐渍土的层数。

上述计算公式是以溶陷系数为基础确定盐渍土地基溶陷量，但难以在公式中考虑地基自重应力及路堤附加荷载影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种路堤下盐渍土地基溶陷量的测算方法，以科学合理地确定浸水条件路堤底部盐渍土地基的溶陷量，且能够适应实际工程需要。

本发明解决上述技术所采用的技术方案如下：

本发明一种路堤下盐渍土地基溶陷量的测算方法，包括以下步骤：

(1)通过现场调查或资料查询，确定盐渍土地基的溶陷变形计算深度l₀，单位m；

(2)通过现场采集盐渍土土样并在室内开展有荷溶陷试验、含水率试验、土粒比重试验及重度试验，确定第i层土的溶陷指数C_ri；确定第i层土的初始孔隙比e_0i；确定第i层土的有效自重应力σ_y0i，单位kPa；

(3)通过以下公式确定路堤下盐渍土地基溶陷量s_r：

式中，s_r为路堤下盐渍土地基溶陷量，单位mm；n为溶陷变形计算深度范围内划分的土层数；Δs_ri为第i层土的溶陷量，单位mm；C_ri为第i层土的溶陷指数；Δz_i为第i层土的分层厚度，单位mm；e_0i为第i层土的初始孔隙比；σ_y0i为第i层土的有效自重应力，单位kPa；Δσ_yi为路堤荷载作用下第i层土产生的有效应力变化，单位kPa；χ为无量刚化系数，取1kPa。

本发明的有益效果是，在考虑盐渍土地基自重应力及路堤附加荷载影响的基础上，建立了路堤下盐渍土地基溶陷量的测算方法，弥补现行《盐渍土地区建筑规范》(SY/T0317—2012)存在的技术不足，测算方法便捷，所需计算参数少，流程清晰，能够满足实际工程需要。

附图说明

图1是路堤作用下盐渍土地基断面示意图。

图中示出构件和对应的标记：路堤F，盐渍土地基D。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图进一步说明本发明。

参照图1，本发明的一种路堤下盐渍土地基溶陷量的测算方法，包括以下步骤：

(1)通过现场调查或资料查询，确定盐渍土地基D的溶陷变形计算深度l₀，单位m；

(2)通过现场采集盐渍土土样并在室内开展有荷溶陷试验、含水率试验、土粒比重试验及重度试验，确定第i层土的溶陷指数C_ri；确定第i层土的初始孔隙比e_0i；确定第i层土的有效自重应力σ_y0i，单位kPa；

(3)通过以下公式确定路堤下盐渍土地基溶陷量s_r：

式中，s_r为路堤下盐渍土地基溶陷量，单位mm；n为溶陷变形计算深度范围内划分的土层数；Δs_ri为第i层土的溶陷量，单位mm；C_ri为第i层土的溶陷指数；Δz_i为第i层土的分层厚度，单位mm；e_0i为第i层土的初始孔隙比；σ_y0i为第i层土的有效自重应力，单位kPa；Δσ_yi为路堤F荷载作用下第i层土产生的有效应力变化，单位kPa；χ为无量刚化系数，取1kPa。

所述路堤下盐渍土地基溶陷量为路堤F加载变形稳定后外界浸水溶滤引起的盐渍土地基D的溶陷变形量。

所述步骤(2)中，第i层土的溶陷指数C_ri为有荷条件下某一压力范围内土体浸水溶陷e-logp曲线的平均斜率：

式中e_j为在第j级压力下土体压缩稳定后浸水溶滤产生的孔隙比；p_j为第j级压力；e_j+1为第j+1级压力下土体压缩稳定后浸水溶滤产生的孔隙比；p_j+1为第j+1级压力。

所述步骤(2)中，第i层土的有效自重应力σ_y0i可按分层总和法确定。

所述步骤(2)～(3)中，第i层土位于路堤底部盐渍土地基的溶陷变形计算深度范围内。

所述步骤(3)中，路堤荷载作用下第i层土产生的有效应力变化可采用Boussinesq理论计算。

实施例：

参照图1，某一盐渍土地基D上修建高速铁路路堤F，填高为2.3m，顶面宽度为13.4m，边坡比为1:1.5。该路堤F底部盐渍土在浸水溶滤过程会发生溶陷变形。

下面采用本发明方法确定路堤F附加荷载作用下盐渍土地基D在浸水溶滤过程时产生的溶陷量(位置为路基中心)，具体步骤如下：

(1)通过现场调查或资料查询，确定盐渍土地基D的溶陷变形计算深度l₀为4.5m。

(2)通过现场采集盐渍土土样并在室内开展有荷溶陷试验、含水率试验、土粒比重试验及重度试验，确定第i层土的溶陷指数C_ri；确定第i层土的初始孔隙比e_0i；确定第i层土的有效自重应力σ_y0i，单位kPa；C_ri、e_0i、σ_y0i的确定结果见表1。

(3)通过以下公式确定路堤下盐渍土地基溶陷量s_r：

路堤F底部第i层土的溶陷量Δs_ri的详细计算过程见表1。

那么，路堤F(路基中心)下盐渍土地基D的溶陷量s_r：

因此，可得浸水溶滤下路堤F(路基中心)下盐渍土地基D的溶陷量为196.9mm。

表1第i层土溶陷量的计算过程

i	Δzi	Cri	e0i	σy0i	Δσyi	Δsri
							1	200	0.038	0.610	2.0	56.4	8.3
2	200	0.038	0.610	5.9	56.4	8.5
							3	200	0.038	0.610	9.9	56.3	8.6
4	200	0.038	0.610	13.9	56.2	8.7
							5	200	0.038	0.610	17.8	56.1	8.8
6	200	0.038	0.610	21.8	55.9	8.9
							7	200	0.038	0.610	25.7	55.6	9.0
8	200	0.038	0.610	29.7	55.4	9.1
							9	200	0.037	0.606	33.7	55.0	8.9
10	200	0.035	0.602	37.6	54.7	8.6
							11	200	0.035	0.602	41.6	54.3	8.7
12	300	0.035	0.602	46.5	53.8	13.1
							13	300	0.036	0.594	52.5	53.2	13.5
14	200	0.036	0.585	57.4	52.7	9.3
							15	300	0.036	0.585	62.4	52.2	14.0
16	400	0.036	0.585	69.3	51.5	18.9
							17	400	0.032	0.586	77.2	50.7	17.0
18	400	0.028	0.586	85.1	49.8	15.0

本发明在考虑盐渍土地基自重应力及路堤附加荷载影响的基础上，建立了路堤下盐渍土地基溶陷量的测算方法，弥补现行《盐渍土地区建筑规范》(SY/T 0317—2012)存在的技术不足，测算方法便捷，所需计算参数少，流程清晰，能够满足实际工程需要，具有广阔的推广应用前景。

以上所述只是采用图解说明本发明一种路堤下盐渍土地基溶陷量的测算方法的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体方法和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (3)

1.一种路堤下盐渍土地基溶陷量的测算方法，包括以下步骤：

(1)通过现场调查或资料查询，确定盐渍土地基(D)的溶陷变形计算深度l₀，单位m；

(2)通过现场采集盐渍土土样并在室内开展有荷溶陷试验、含水率试验、土粒比重试验及重度试验，确定第i层土的溶陷指数C_ri；确定第i层土的初始孔隙比e_0i；确定第i层土的有效自重应力σ_y0i，单位kPa；

(3)通过以下公式确定路堤下盐渍土地基溶陷量s_r：

式中，s_r为路堤下盐渍土地基溶陷量，单位mm；n为溶陷变形计算深度范围内划分的土层数；Δs_ri为第i层土的溶陷量，单位mm；C_ri为第i层土的溶陷指数；Δz_i为第i层土的分层厚度，单位mm；e_0i为第i层土的初始孔隙比；σ_y0i为第i层土的有效自重应力，单位kPa；Δσ_yi为路堤(F)荷载作用下第i层土产生的有效应力变化，单位kPa；χ为无量刚化系数，取1kPa。

2.如权利要求1所述的一种路堤下盐渍土地基溶陷量的测算方法，其特征是：所述路堤下盐渍土地基溶陷量为路堤(F)加载变形稳定后外界浸水溶滤引起的盐渍土地基(D)的溶陷变形量。

3.如权利要求1所述的一种路堤下盐渍土地基溶陷量的测算方法，其特征是：所述步骤(2)中，第i层土的溶陷指数C_ri为有荷条件下某一压力范围内土体浸水溶陷e-logp曲线的平均斜率，按以下公式确定：

式中e_j为在第j级压力下土体压缩稳定后浸水溶滤产生的孔隙比；p_j为第j级压力；e_j+1为第j+1级压力下土体压缩稳定后浸水溶滤产生的孔隙比；p_j+1为第j+1级压力。