路基考試資料

1、一、簡要說明高速鐵路路基基床表層厚度的確定方法基床表層厚度的確定是由變形控制因素決定的。計(jì)算方法有動(dòng)強(qiáng)度控制法和彈性變形控制法兩種。(1)動(dòng)強(qiáng)度控制法 動(dòng)強(qiáng)度控制法以作用在基床底層表面上的動(dòng)應(yīng)力不超過基床底層填料的臨界動(dòng)應(yīng)力為控制條件。其基本出發(fā)點(diǎn)是列車荷載通過基床表層擴(kuò)散后，傳遞到基床底層頂面的動(dòng)應(yīng)力必須小于其填料的臨界動(dòng)應(yīng)力。主要內(nèi)容是：確定作用于路基面上的設(shè)計(jì)動(dòng)應(yīng)力幅值 確定路基基床底層填料的臨界動(dòng)應(yīng)力。確定作用于路基面上的動(dòng)應(yīng)力幅值 根據(jù)前面討論的路基面設(shè)計(jì)動(dòng)應(yīng)力值和動(dòng)應(yīng)力隨深度的衰減規(guī)律確定路基面上的動(dòng)應(yīng)力幅值。確定路基基床底層填料的臨界動(dòng)應(yīng)力 臨界動(dòng)應(yīng)力當(dāng)動(dòng)荷載小于臨界動(dòng)應(yīng)力時(shí)，塑

2、性變形隨重復(fù)作用次數(shù)的增加而累積，但塑性變形速率則是隨重復(fù)次數(shù)的增加而減少，最后塑性變形趨向穩(wěn)定。當(dāng)實(shí)際動(dòng)應(yīng)力大于臨界動(dòng)應(yīng)力時(shí)，填料的累計(jì)塑性變形隨重復(fù)作用次數(shù)的增加而增加，且變形速率加快，最后因變形過大失穩(wěn)。臨界動(dòng)應(yīng)力一般可以通過動(dòng)三軸的循環(huán)荷載試驗(yàn)取得。但是需要許多次試驗(yàn)才能確定在某一條件下的臨界動(dòng)應(yīng)力。因此，實(shí)用中一般均由靜強(qiáng)度乘以某一折減系數(shù)（即動(dòng)靜強(qiáng)度比）來確定，折減系數(shù)值一般取為0.6。(2)彈性變形控制法變形值的計(jì)算基床表層在列車荷載作用下的變形值，可采用雙層彈性地基在長方形均布荷載中心點(diǎn)的沉降值計(jì)算：根據(jù)高速鐵路路基設(shè)計(jì)荷載圖形可知b、h值。E1、E2為基床表層和基床底層材料的

3、彈性模量。彈性模量的確定允許變形值允許變形值的確定需要考慮基床變形與列車運(yùn)行的舒適性及軌道養(yǎng)護(hù)維修工作量之間的關(guān)系。日本從保證強(qiáng)化基床表層（瀝青混凝土）結(jié)構(gòu)不開裂出發(fā)，在基床表層設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)采用2.5mm作為控制值。由于國內(nèi)基床表層填料采用級配砂礫石或級配碎石，屬柔性材料，因此，國內(nèi)高速鐵路設(shè)計(jì)時(shí)，基床表層的允許變形值建議為3.5mm。根據(jù)變形值確定基床表層厚度綜合變形控制與強(qiáng)度控制兩方面的分析結(jié)果，目前我國高速鐵路基床表層的厚度設(shè)計(jì)值為0.7m。一、 土邊坡穩(wěn)定性的評價(jià)方法答案一：對目前邊坡工程中常用的一些穩(wěn)定性分析方法進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)對它們各自的主要原理、特點(diǎn)及其憂缺點(diǎn)等進(jìn)行了闡述。這些方法

4、包括：(1)定性分析方法如自熱(成因)歷史分析法、工程類比法、數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)、圖解法、SMR法等；(2)定量分析方法，如多種極限平衡分析法、多種數(shù)值分析方法等；(3)非確定性分析方法，如可靠性分析法和模糊丹級評判方法等；(4)物理模擬方法，如底摩擦試驗(yàn)、離心模擬試驗(yàn)等；(5)現(xiàn)場監(jiān)測分析法等。答案二：邊坡穩(wěn)定性評價(jià)方法大致可以分為兩大類即定性分析方法和定量分析方法。此外，近年來人們在前面兩種分析方法的基礎(chǔ)上，又引進(jìn)了一些新的學(xué)科、理論等，逐漸發(fā)展起來一些新的邊坡穩(wěn)定性分析方法，如可靠性分析法、模糊分級評判法、系統(tǒng)工程地質(zhì)分析法、灰色系統(tǒng)理論分析法等，這里暫且稱之為非確定性分析方法。另外，還有

5、地質(zhì)力學(xué)模型等物理模型方法和現(xiàn)場監(jiān)測分析方法等。（1）定性分析方法 2 1 自然(成因)歷史分析法22 工程類比法2 3 邊坡穩(wěn)定性分析數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)2 4 圖解法圖解法可 分為諾模圖法和赤平投影圖法：2 5 SMR方法（2）定量分析方法3 1 極限平衡分析法32 數(shù)值分析方法3 2 1 有限元(FEM)法 3 2 2 邊界元(BEM )法3 2 3 快速Lagrangian分析(FLAC)法324 離散元(DEM)法 325 塊體理論( BT)與不連續(xù)變形分析(DDA) 3 2 6 無界元(IDEM)法 目前，在巖質(zhì)邊坡工程應(yīng)用的數(shù)值分析方法，除了上述幾種常用的之外，還有如日本學(xué)者川井忠彥

6、(1981)提出的剛一彈法等。4 非確定性分析方法 41 可靠性分析法 4 2 模糊分級評判方法 目前，陳了以上兩種常用的非確定性分析方法外系統(tǒng)工程分析方法、灰色系統(tǒng)理論方法、突變理論方法、神經(jīng)元方法、損傷斷裂力學(xué)理論、分叉與混沌理論等也在邊坡穩(wěn)定性方向上得到了不同程度的應(yīng)用，為邊坡穩(wěn)定性分析及預(yù)測提供了新的途徑。5 物理模型方法 6 現(xiàn)場監(jiān)測分析法4 4 E sP（有效應(yīng)力路徑）分析法求地基變形量E-SP一不僅由外荷控制，而且與土質(zhì)、排水邊界條件、固結(jié)過程有關(guān)。長期以來，在巖土工程中計(jì)算地基變形量，一般采用“太沙基”的單向固結(jié)法或“司開普頓的變形法。其后者即單向固結(jié)沉降再乘以一個(gè)系數(shù)cp，以

7、考慮固結(jié)過程的側(cè)向變形，這些方法不合理地銜接了初始沉降與固結(jié)沉降，不能反映土的剪脹規(guī)律。ESP分析法就較好地解決了這些問胚。提供了在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，計(jì)算地基變形量的方法。將地基中應(yīng)力狀態(tài)，視為坐標(biāo)的函數(shù)。然后在沉降計(jì)算斷面上(一般取中心軸線)取若干點(diǎn) 根據(jù)彈性理論解答，求出研究點(diǎn)上的應(yīng)力 、0=(或0J、 )，取各點(diǎn)土作E S P模擬試驗(yàn)求得變形穩(wěn)定時(shí)的應(yīng)變值k，沿研究斷面積分之。即得，地基沉降量，所取各 E、S、P不同反映了平均正應(yīng)力和偏應(yīng)力在各點(diǎn)的增量關(guān)系不同，困Es P是一條連續(xù)線，即使初始沉降與固結(jié)沉降成為連續(xù)過程。地基穩(wěn)定性概述 建筑物荷載通過基礎(chǔ)作用于地基上，地基就有兩個(gè)方面的問題

8、需要考慮：一方面是因地基土的變形而引起的建筑物基礎(chǔ)沉降和沉降差。如果沉降或沉降差過大，超過了建筑物的允許范圍，則可能導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)開裂、傾斜甚至破壞；另一方面是如果荷載過大，超過地基的承載能力，將使地基產(chǎn)生剪切破壞，從而導(dǎo)致建筑物倒塌。因此在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，地基必須滿足以下條件：(1)建筑物基礎(chǔ)的沉降或沉降差必須在該建筑物所允許的范圍之內(nèi)(變形要求)；(2)建筑物的基底壓力應(yīng)該在地基所允許的承載能力內(nèi)(承載力要求)。此外，對某些特殊的建筑物而言，如堤壩、水閘、碼頭等還應(yīng)滿足抗?jié)B、防沖等特殊的要求。 4、有效應(yīng)力路徑在評價(jià)土的狀態(tài)中的應(yīng)用土的變形是由土的有效應(yīng)力引起的，所謂有效是指引起土體壓縮

9、和影響抗剪強(qiáng)度有效。土體中的應(yīng)力一部分由土骨架承擔(dān)，成為骨架應(yīng)力，它對產(chǎn)生變形和影響強(qiáng)度是有效的，故也稱有效應(yīng)力；另一部分有空隙中戒指承擔(dān)，成為空隙應(yīng)力。對于飽和土，空隙中充滿誰，便叫空隙水應(yīng)力，由于它對產(chǎn)生應(yīng)變和強(qiáng)度無效，也被稱作中性應(yīng)力。對于非飽和土，空隙中為水和氣，空隙應(yīng)力又分為：孔隙水應(yīng)力和空隙氣應(yīng)力。飽和土的有效應(yīng)力原理：太沙基理論中土的有效應(yīng)力是在假設(shè)土的總應(yīng)力等于有效應(yīng)力與空隙應(yīng)力之和：非飽和土的有效應(yīng)力原理空隙氣應(yīng)力孔隙水應(yīng)力有效應(yīng)力參數(shù)應(yīng)力路徑有兩種：有效應(yīng)力路徑和總應(yīng)力路徑，本文中均指前者。應(yīng)力路徑對變形的影響早已被人們所認(rèn)識(shí)。Lambe認(rèn)為土體的變形受其曾經(jīng)歷過的應(yīng)力歷史

10、和之后的應(yīng)力路徑的影響，提出應(yīng)在室內(nèi)模擬現(xiàn)場應(yīng)力路徑來分析建筑物地基的穩(wěn)定及變形，即所謂的“應(yīng)力路徑法”。Pou1 還曾將此法用于次固結(jié)沉降的估算。Breth 曾在兩種砂上做過三軸壓縮和伸長試驗(yàn)，結(jié)果表明，盡管開始時(shí)砂樣都是均勻的，然而，對應(yīng)于不同應(yīng)力路徑的砂樣的初始切線模量卻不一樣，泊松比隨應(yīng)力路徑的變化也很明顯。Yudhbir等舊也曾用天然沉積土做了四種不同應(yīng)力路徑的剪切試驗(yàn)，結(jié)果同樣表明，變形模量因應(yīng)力路徑不同而異，大者相差一倍多。此外，沈珠江等人所做的砂土試驗(yàn)結(jié)果也表明，不僅應(yīng)變量與應(yīng)力路徑有關(guān)，而且應(yīng)變方向也與應(yīng)力路徑有關(guān)。1對于飽和牯土，宜對應(yīng)力路徑分區(qū)，對應(yīng)于不同區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系

11、宜用不同的函數(shù)來描述2對于正常固結(jié)的飽和粘土，若略去非線性的初始段，那么，固結(jié)的間成良好的線性關(guān)系3對于飽和牯土，在、q平面上的一定的應(yīng)力路徑范圍內(nèi)，相似的應(yīng)力路徑引起相同的軸向應(yīng)變。4對于飽和粘土，在、q平面上，相似的應(yīng)力路徑產(chǎn)生相同的任意兩個(gè)應(yīng)變或應(yīng)交增量之比值。第一章一、土體的變形特性有哪些？試分析鄧肯張模型反映了土體的哪些變形特性？土的變形特性非線性和非彈性塑性體積應(yīng)變和剪脹性塑性剪應(yīng)變硬化和軟化應(yīng)力路徑和應(yīng)力歷史的影響中主應(yīng)力對變形的影響固結(jié)壓力的影響各向異性鄧肯張模型反映了土體的非線性，一定程度反映土變形的彈塑性。它不能反映不同應(yīng)力路徑的影響，不能反映土的剪脹性等鄧肯張模型不能反映

12、剪脹性，不能反映壓縮與剪切的交叉影響；模型只能考慮硬化，不能反映軟化，模型不能反映各向異性。劍模模型也僅能反映硬化，而不能反映軟化，不能反映突地剪切膨脹和各向異性，不能用于超固結(jié)土。該模型是建立在增量廣義虎克定律基礎(chǔ)上的變模量的彈性模型，由于其理論基礎(chǔ)的限制，它有許多固有的、不可逾越的缺陷。比如它不能反映不同應(yīng)力路徑的影響；不能反映土的剪脹性等，二、 熟悉非線性有限元分析中各種求解方法的優(yōu)缺點(diǎn)。對非線性方程組的求解方法一般有迭代法和增量法兩種。一迭代法它可分為割線迭代法、余量迭代法、初應(yīng)力迭代法1割線迭代法的適用性：割線迭代法首先要有全量的本構(gòu)關(guān)系式。而三軸試驗(yàn)所得試驗(yàn)結(jié)果僅僅是施加偏應(yīng)力后的

13、應(yīng)變，不是全量應(yīng)變。因此，一般不使用割線迭代法。2余量迭代法是先將總荷載施加于結(jié)構(gòu)作一次有限元計(jì)算，解得的應(yīng)變在非線性關(guān)系上所對應(yīng)的應(yīng)力，一般與外荷載是不平衡的。則從總荷載中扣除計(jì)算應(yīng)力所平衡了的那部分荷載，僅將剩余荷載施加于結(jié)構(gòu)，作迭代計(jì)算。二增量法增量法是將全荷載分為若干級微小增量，逐級用有限元法計(jì)算。對于每一級增量，在計(jì)算時(shí)假定材料性質(zhì)不變，作線性有限元計(jì)算，解得位移、應(yīng)力和應(yīng)力的增量。而各級荷載之間，材料性質(zhì)變化，剛度矩陣變化，反映了非線性的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。這種方法實(shí)際上是用分段直線來逼近曲線。1基本增量法由于用初始應(yīng)力求DD，每，級荷載都有一定的誤差，累計(jì)起來與曲線上的NN點(diǎn)有相當(dāng)?shù)木?/p>

14、離。因此，設(shè)想用該級荷載下的平均應(yīng)力所對應(yīng)的DD進(jìn)行計(jì)算，將會(huì)使結(jié)果有所改善。這就是2中點(diǎn)增量法。3增量迭代法對每一級荷載增量，用迭代法多次計(jì)算，使其收斂于真實(shí)解，再加下一級荷載。增量迭代法，計(jì)算的時(shí)間較長，從理論上來說，解得的結(jié)果最精確。但是對土體來說，由于本構(gòu)關(guān)系的復(fù)雜性，迭代未必都是收斂的。三、采用有限元法分析路基的受力與變形特性時(shí)，計(jì)算深度、寬度如何確定？四論述有限元法分析路基受力與變形特性的基本流程。. 基本流程（1）確定計(jì)算模式(平面應(yīng)變、三維）（2）選取計(jì)算范圍（3）劃分單元（單元大小、單元形狀、關(guān)注部位）（4）確定邊界條件（5）確定荷載工況（6）輸入材料特性（7）求解/計(jì)算（8

15、）結(jié)果分析 五、選擇路基工程中的一個(gè)熱點(diǎn)問題，從研究方法，機(jī)理分析、處置措施等方面論述其研究現(xiàn)狀。路基邊坡穩(wěn)定分析方法從現(xiàn)有資料來看，邊坡穩(wěn)定分析方法不斷在發(fā)展，由定性逐步走向定量。定性方法主要包括自然歷史分析法、工程類比法及圖解法，定量計(jì)算方法根據(jù)不同邊坡類型，穩(wěn)定分析目的及精度要求對應(yīng)不同的方法。主要包括剛體極限平衡分析法及數(shù)值分析方法。12 定量分析法a剛性極限平衡分析法 b有限單元法c離散單元法d塊體系統(tǒng)連續(xù)變形分析方法e連續(xù)介質(zhì)快速拉格朗日分析法f流形元法g此外，由于邊坡工程是一個(gè)復(fù)雜的開放系統(tǒng)，影響因素多，并且?guī)в邢喈?dāng)?shù)碾S機(jī)性、模糊性和不確定性，沿用傳統(tǒng)力學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算分析，存在許

16、多問題和不足，有時(shí)甚至是無能為力。近年來，邊坡穩(wěn)定分析理論研究吸收了現(xiàn)代科學(xué)理論中的耗散理論、協(xié)同學(xué)理論、混沌理論、隨機(jī)理論、模糊理論、灰色系統(tǒng)理論、突變理論等理論的基礎(chǔ)上，創(chuàng)立和發(fā)展了一批非確定性分析方法。主要研究方法有：邊坡穩(wěn)定可靠性分析方法、隨機(jī)過程方法、模糊數(shù)學(xué)法、灰色系統(tǒng)預(yù)測滑坡失穩(wěn)分析方法、人工智能和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ArtificialNeural Network)是模擬人腦的結(jié)構(gòu)與工作原理，利用數(shù)學(xué)方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展起來的一門新興分支科學(xué)。人工智能和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究是當(dāng)今全世界關(guān)注的高科技熱點(diǎn)之一。工程邊坡設(shè)計(jì)是否合理要綜合考慮其安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性?，F(xiàn)行的

17、路基邊坡設(shè)計(jì)在整個(gè)公路設(shè)計(jì)過程中受重視程度較低，究其原因，主要是在路線勘測設(shè)計(jì)階段對工程地質(zhì)條件了解不夠充分，設(shè)計(jì)缺乏針對性，往往導(dǎo)致施工時(shí)邊坡失穩(wěn)，頻繁變更設(shè)計(jì)，造成很大經(jīng)濟(jì)損失。反過來說，如果片面要求公路全線進(jìn)行詳細(xì)的工程地質(zhì)勘察，同樣也會(huì)由于路線長、工程地質(zhì)條件好壞不一，增大很多投資，造成一些不必要的浪費(fèi)，而且對地質(zhì)資料的掌握仍然不容易滿足設(shè)計(jì)要求。因此有必要調(diào)整邊坡的設(shè)計(jì)思路。公路路基邊坡加固與防護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則： 并行性。并行設(shè)計(jì)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，在綜合集成制造系統(tǒng)(CMIS)領(lǐng)域中廣為應(yīng)用。由于邊坡工程條件非常復(fù)雜，因此嚴(yán)格按照巖土工程要求將滑坡治理過程明確劃分為勘察、

18、設(shè)計(jì)和施工幾個(gè)階段是不現(xiàn)實(shí)的。但是并行設(shè)計(jì)必須建立在非常充分的可行性研究基礎(chǔ)上，國內(nèi)典型滑坡治理工程中，長江三峽鏈子巖危巖治理過程是成功的并行設(shè)計(jì)范例，公路高邊坡治理中，應(yīng)用并行性思路進(jìn)行設(shè)計(jì)的報(bào)道還未見。 反饋性。反饋設(shè)計(jì)又可稱為動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)或信息設(shè)計(jì)，它建立于監(jiān)測基礎(chǔ)上。90年代以來，以潘家錚院士為代表的學(xué)者在設(shè)計(jì)和加固水利工程邊坡時(shí)提出了該方法。其基于施工期逐步明朗的地質(zhì)條件及監(jiān)測結(jié)果，對巖體工程進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果。反饋設(shè)計(jì)的前提是要根據(jù)現(xiàn)場施工監(jiān)測資料對原設(shè)計(jì)進(jìn)行正確的反分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行反饋設(shè)計(jì)，目前在深基坑支護(hù)，高邊坡工程得到初步應(yīng)用。 智能性。如前所述，智能科學(xué)應(yīng)用于邊

19、坡工程領(lǐng)域是一個(gè)具有重要意義的研究方向，目前正處于開創(chuàng)性階段。對復(fù)雜邊坡工程系統(tǒng)，通過智能科學(xué)方法進(jìn)行規(guī)劃、決策和設(shè)計(jì)是二十一世紀(jì)的發(fā)展方向。 綠色性。綠色設(shè)計(jì)已成為現(xiàn)代邊坡工程設(shè)計(jì)的重要組成部分。半個(gè)多世紀(jì)以來，發(fā)達(dá)國家高速公路建設(shè)和公路環(huán)境建設(shè)的發(fā)展里程清楚地告訴我們：生物環(huán)境工程是公路環(huán)境治理工程的主體，必須在公路規(guī)劃、設(shè)計(jì)的同時(shí)予以考慮，應(yīng)用先進(jìn)的綠化工程技術(shù)恢復(fù)與重建植被是公路生物環(huán)境工程的內(nèi)涵。因此在路基邊坡加固與防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合公路沿線的地形、地質(zhì)、氣候特征，正確設(shè)計(jì)邊坡植被防護(hù)與加固工程。 第二章一、簡述高速鐵路路基的基本性能和特點(diǎn)基本性能：路基是承受軌道結(jié)構(gòu)重量和列車荷載

20、的基礎(chǔ)，是鐵路線路工程的一個(gè)重要組成部分。高速鐵路對軌道的平順性和穩(wěn)定性提出了更高的要求。與此相應(yīng)，高速鐵路路基除應(yīng)具備一般鐵路路基的基本性能之外，還需要滿足高速鐵路軌道對基礎(chǔ)提出的性能要求。這些性能概括起來有以下幾點(diǎn)：1.足夠的剛度、強(qiáng)度。列車速度越高，要求路基的剛度越大，彈性變形越小。彈性變形過大，高速運(yùn)行就得不到保證，就像車輛在松軟的沙灘上無法快速行駛一樣。當(dāng)然剛度也不能過大，過大了會(huì)使列車振動(dòng)加大，也不能做到平穩(wěn)運(yùn)行。但是對土路基而言，主要矛盾還是剛度不足。2.穩(wěn)固、耐久、少維修。要求路基在列車荷載的長期作用下，塑性累積變形小。而且在自然條件的長期作用下，其強(qiáng)度不會(huì)降低，彈性不會(huì)改變。

21、真正做到長壽命，少維修。只有這樣，才能高速行車，減少維修費(fèi)用，并增加運(yùn)行的安全性。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，線路經(jīng)常的維修會(huì)增大行車事故的概率。3.高度的平順性。不僅要求靜態(tài)條件下平順，而且還要求動(dòng)態(tài)條件下平順。路基幾何尺寸的不平順，自然會(huì)引起軌道的幾何不平順。路基剛度的不平順則會(huì)給軌道造成動(dòng)態(tài)不平順。研究表明，由剛度變化引起的列車振動(dòng)與速度的平方成正比。列車速度越高，剛度變化越劇烈，引起列車振動(dòng)越強(qiáng)烈。輕則使旅客舒適度降低，重則影響列車運(yùn)行安全。所以，要求路基在線路縱向做到剛度均勻、變化緩慢，剛度突變是不允許的。4、在運(yùn)營條件下使線路軌道參數(shù)保持在允許的標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，是確保列車在高速、安全、舒適平順運(yùn)行

22、的前提條件。以上幾點(diǎn)要求，目前的普通鐵路路基是不能滿足的。必須在路基結(jié)構(gòu)、路基材料及路基施工工藝等方面采取一系列與普通路基不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)才能實(shí)現(xiàn)。具體表現(xiàn)在有一個(gè)強(qiáng)度高、剛度大的路基基床，沉降很小或沒有沉降的地基以及沿線路方向平緩變化的剛度等三個(gè)方面。特點(diǎn)：1. 高速鐵路路基的多層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)2. 控制變形是路基設(shè)計(jì)的關(guān)鍵3. 在列車、線路這一整體系統(tǒng)中，路基是重要的組成部分二、簡述高速鐵路路基機(jī)床的作用基床是鐵路路基最重要的關(guān)鍵部位，其主要作用有以下幾個(gè)方面：(1)基床有足夠的強(qiáng)度，它能抵抗列車荷載產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力而不使基床破壞，能抵抗道碴壓入基床土中，防止道碴陷槽等病害的形成，在路基填筑階段能承受

23、重型施工車輛走行而不形成印坑，以免留下隱患。(2)基床具有足夠的剛度，在列車荷載的重復(fù)作用下，塑性累積變形很小，能避免形成過大的不均勻下沉而造成軌道的不平順，增加養(yǎng)護(hù)維修的困難。在列車高速行駛時(shí)，基床的彈性變形應(yīng)能滿足高速走行的安全性和舒適性要求，同時(shí)還能保障道床的穩(wěn)固。(3)基床具有良好的排水性，能防止雨水浸入造成路基土軟化，防止發(fā)生翻漿冒泥等病害的發(fā)生。(4)在可能發(fā)生凍害的地區(qū)，基床還有防凍等特殊作用。三、簡要說明高速鐵路路基基床表層厚度的確定方法?；脖韺雍穸鹊拇_定是由變形控制因素決定的。計(jì)算方法有動(dòng)強(qiáng)度控制法和彈性變形控制法兩種。（1）動(dòng)強(qiáng)度控制法動(dòng)強(qiáng)度控制法：以作用在基床底層表面上

24、的動(dòng)應(yīng)力不超過基床底層填料的臨界動(dòng)應(yīng)力為控制條件。其基本出發(fā)點(diǎn)是列車荷載通過基床表層擴(kuò)散后，傳遞到基床底層頂面的動(dòng)應(yīng)力必須小于其填料的臨界動(dòng)應(yīng)力。主要內(nèi)容是：確定作用于路基面上的設(shè)計(jì)動(dòng)應(yīng)力幅值確定路基基床底層填料的臨界動(dòng)應(yīng)力。確定作用于路基面上的動(dòng)應(yīng)力幅值根據(jù)前面討論的路基面設(shè)計(jì)動(dòng)應(yīng)力值和動(dòng)應(yīng)力隨深度的衰減規(guī)律確定路基面上的動(dòng)應(yīng)力幅值。確定路基基床底層填料的臨界動(dòng)應(yīng)力臨界動(dòng)應(yīng)力當(dāng)動(dòng)荷載小于臨界動(dòng)應(yīng)力時(shí)，塑性變形隨重復(fù)作用次數(shù)的增加而累積，但塑性變形速率則是隨重復(fù)次數(shù)的增加而減少，最后塑性變形趨向穩(wěn)定。當(dāng)實(shí)際動(dòng)應(yīng)力大于臨界動(dòng)應(yīng)力時(shí)，填料的累計(jì)塑性變形隨重復(fù)作用次數(shù)的增加而增加，且變形速率加快，最

25、后因變形過大失穩(wěn)。2)彈性變形控制法變形值的計(jì)算基床表層在列車荷載作用下的變形值，可采用雙層彈性地基在長方形均布荷載中心點(diǎn)的沉降值計(jì)算彈性模量的確定允許變形值允許變形值的確定需要考慮基床變形與列車運(yùn)行的舒適性及軌道養(yǎng)護(hù)維修工作量之間的關(guān)系。日本從保證強(qiáng)化基床表層（瀝青混凝土）結(jié)構(gòu)不開裂出發(fā)，在基床表層設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)采用2.5mm作為控制值。由于國內(nèi)基床表層填料采用級配砂礫石或級配碎石，屬柔性材料，因此，國內(nèi)高速鐵路設(shè)計(jì)時(shí)，基床表層的允許變形值建議為3.5mm。根據(jù)變形值確定基床表層厚度從圖中可以看出，當(dāng)基床表層材料的模量為180MPa，土基模量為36MPa時(shí)，要求基床表層厚度70cm；當(dāng)土基模量為

26、40MPa時(shí)，厚度僅需要50cm。綜合變形控制與強(qiáng)度控制兩方面的分析結(jié)果，目前我國高速鐵路基床表層的厚度設(shè)計(jì)值為0.7m。四、簡述高速鐵路路基基床厚度的確定過程，并分析現(xiàn)行理論的優(yōu)缺點(diǎn)一般將受動(dòng)應(yīng)力影響較大的那一部分路基定義為路基基床。路基面以下0.6m范圍內(nèi)（距枕底約為1m）動(dòng)應(yīng)力衰減最為急劇。根據(jù)許多實(shí)測資料，路基面下0.6m深處的動(dòng)應(yīng)力已經(jīng)衰減了40%60%，若路基面動(dòng)應(yīng)力為100kpa，則該深度處為4060kpa。歐美國家實(shí)測資料表明動(dòng)應(yīng)力的最大影響深度約4m。日本的資料認(rèn)為路基面下3.0m處的動(dòng)應(yīng)力約為自重應(yīng)力的10%，它對路堤變形的影響可以忽略不計(jì)，因此，日本把3.0m范圍規(guī)定為基

27、床厚度。壓實(shí)土的動(dòng)三軸試驗(yàn)表明，當(dāng)動(dòng)靜應(yīng)力比在0.2以下時(shí)，加載10萬次產(chǎn)生的塑性累積變形在0.2%以下，而且很快能達(dá)到穩(wěn)定。如果動(dòng)靜應(yīng)力比小于0.1動(dòng)荷載影響就相當(dāng)微小了。因此，一般將動(dòng)靜應(yīng)力比1：5或1：10作為確定基床厚度的依據(jù)。5、分析公路路基與鐵路路基的異同點(diǎn)同：1、相同的路基基本性能都必須堅(jiān)固、穩(wěn)定、耐久，能抵抗各種自然因素的影響；表面平整、無軟彈和翻漿現(xiàn)象，路槽平整密實(shí)，沒有明顯碾壓輪跡；具有足夠的剛度、強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性、水溫穩(wěn)定性；變形控制在一定范圍內(nèi)。異：1、路基面形狀鐵：無路拱和有路拱公：有路拱，分槽式橫斷面和全鋪式橫斷面。2、路肩位置鐵：道床覆蓋以外的部分公：行車道以外的

28、兩側(cè)部分，包括硬路肩和土路肩3、路基面寬度鐵：I級，一般情況，路堤不小于0.8m，路塹不小于0.6m，困難條件，路堤不小于0.6m，路塹不小于0.4m；II級，路堤不小于0.6m，路塹不小于0.4m；III級路堤和路塹均不小于0.4m。公：路基寬度為行車道路面及其兩側(cè)路肩寬度之和。一般每個(gè)車道寬度為3.503.75m，技術(shù)等級高的公路及城鎮(zhèn)近郊的一般公路，路肩寬度盡可能增大，一般取13m，并鋪筑硬質(zhì)路肩。4、荷載鐵：列車豎向活載和軌道荷載公：行車荷載5、路基基床鐵：（1）厚度分為表層和底層，其厚度應(yīng)符合下表動(dòng)應(yīng)力影響深度約為3m，其中00.7m范圍內(nèi)最為顯著。（2）填料表層首選A組，其次B組嚴(yán)

29、禁C、D組；底層可選A、B、C組公：對高于20m應(yīng)個(gè)別設(shè)計(jì)。壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)鐵：對細(xì)粒土、粉砂、改良土應(yīng)采用壓實(shí)系數(shù)和地基系數(shù)作為控制指標(biāo)；對砂類土（粉砂除外）應(yīng)采用相對密度和地基系數(shù)作為控制指標(biāo)；對礫石類、碎石類、級配碎石或級配砂礫石應(yīng)采用地基系數(shù)和空隙率作為控制指標(biāo)；對塊石類應(yīng)采用地基系數(shù)作為控制指標(biāo)。公：強(qiáng)度指標(biāo)：鐵：地基系數(shù)K30、Ev2、Evd公：CBR、回彈模量、彎沉第三章1. 目前我國路基壓實(shí)質(zhì)量的評價(jià)指標(biāo)有哪幾類，各有何優(yōu)缺點(diǎn)？壓實(shí)質(zhì)量的評價(jià)指標(biāo)密度控制指標(biāo)：壓實(shí)度 孔隙率壓實(shí)土的目的在于其穩(wěn)定性，也就是要有足夠的抗剪強(qiáng)度且不產(chǎn)生有害的變形以及不透水，而不是密度本身。之所以把密度作為評

30、價(jià)指標(biāo)，是因?yàn)殡S著密度的增大，土體的抗剪強(qiáng)度和變形特性均會(huì)隨之改變；而且密度有再現(xiàn)性，測量也比較容易等緣故，因此，并非一定要測求密度，如能測量強(qiáng)度、透水性并以此來評價(jià)壓實(shí)也是可能的。強(qiáng)度控制指標(biāo) CBR 回彈模量 彎沉 地基系數(shù)K30 變形模量E 動(dòng)態(tài)變形模量Evd（1）壓實(shí)度： 壓實(shí)度指的是土或其他筑路材料壓實(shí)后的干密度與標(biāo)準(zhǔn)最大干密度之比，以百分率表示。 壓實(shí)度是填土工程的質(zhì)量控制指標(biāo)。先取壓實(shí)前的土樣送試驗(yàn)室測定其最佳含水量時(shí)的干密度，此為試樣干密度。再取由擊實(shí)試驗(yàn)后所得的試樣最大干密度，用實(shí)際干密度除以最大干密度即是土的實(shí)際壓實(shí)度。用此數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的壓實(shí)度比較，即可知道土的壓實(shí)程度是否

31、達(dá)到了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 優(yōu)點(diǎn)：在高等級公路施工中，路基壓實(shí)度質(zhì)量的控制至關(guān)重要。壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)是造成路面破損，使用狀況差，通行能力差，交通事故多的主要原因。雖然造成路面破損的原因很多，如：軟土地基處理不當(dāng)，路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)不合理，施工質(zhì)量差等，但其中一條重要的原因就是路基施工中壓實(shí)度指標(biāo)達(dá)不到要求。所以，只有對路基結(jié)構(gòu)層充分壓實(shí)，才能保證路基強(qiáng)度、剛度及平整度，保證及延長路基、路面的使用壽命。 缺點(diǎn)：壓實(shí)度的影響因素很多：包括含水量、碾壓厚度、碾壓遍數(shù)、碾壓速度、壓實(shí)機(jī)械、集料級配、集料的質(zhì)量、土和路面材料類型、地基或下承層強(qiáng)度等。雖然壓實(shí)度為參數(shù)的路基壓實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)具有擊實(shí)試驗(yàn)指導(dǎo)現(xiàn)場施工、現(xiàn)場檢測簡便

32、等優(yōu)點(diǎn)，但是，對于高速鐵路或其他對強(qiáng)度指標(biāo)要求嚴(yán)格的情況，僅靠 壓實(shí)度參數(shù)來反映填土的壓實(shí)質(zhì)量是有其局限性的。（2）孔隙率：指散粒狀材料堆積體積中,顆粒之間的空隙體積所占的比例?？紫堵拾ㄕ婵紫堵?，閉空隙率和先空隙率。 缺點(diǎn)：根據(jù)土的壓實(shí)原理可知，土在壓實(shí)功的作用下，只能使土顆粒進(jìn)行合理的排列，排出土中氣，而土顆粒本身不被壓縮，也就無法排出顆粒中孔隙的氣(水)，土顆粒中的開口孔隙被水填充，不開口的孔隙被氣填充。由于土樣的千差萬別，各種士樣的顆?？紫陡鞑幌嗤?，一概用孔隙率衡量土的壓實(shí)程度也就不合理。（3）CBR:所謂CBR值，就是試料灌入量達(dá)到2.5mm或是5mm時(shí)的單位壓力與標(biāo)準(zhǔn)碎石壓入相同貫

33、入量時(shí)標(biāo)準(zhǔn)荷載強(qiáng)度（7Mpa或10.5Mpa）的比值，用百分?jǐn)?shù)表示。優(yōu)點(diǎn)：由于CBR的試驗(yàn)方法簡單，設(shè)備造價(jià)低廉，CBR值作為壓實(shí)質(zhì)量的評價(jià)指標(biāo)已在許多國家得到廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)：CBR試驗(yàn)中常出現(xiàn)問題：1 擊實(shí)試驗(yàn)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致所做試件不能代表土基的真正承載力; 2 反映貫入量的兩百分表讀數(shù)相差較大，致使取值困難；3 土質(zhì)分類對讀數(shù)的影響。（4）回彈模量：回彈模量是指路基，路面及筑路材料在荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力與其相應(yīng)的回彈應(yīng)變的比值，土基回彈模量表示土基在彈性變形階段內(nèi)，在垂直荷載作用下，抵抗豎向變形的能力，如果垂直荷載為定值，土基回彈模量值愈大則產(chǎn)生的垂直位移就愈小；如果豎向位移是定值，回彈模量

34、值愈大，則土基承受外荷載作用的能力就愈大，因此，路面設(shè)計(jì)中采用回彈模量作為土基抗壓強(qiáng)度的指標(biāo)。（5）彎沉值：根據(jù)設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上預(yù)測通過的累計(jì)當(dāng)量軸次、公路等級、面層和基層類型而確定的路面彎沉設(shè)計(jì)值。優(yōu)點(diǎn)：彎沉值就是從整體上反映了路面各層次的整體強(qiáng)度。如果彎沉值過大，其變形也就越大，路面各層也就容易破裂。（6）地基系數(shù)K30：地基系數(shù)K“是表示土體表面在平面壓力作用下產(chǎn)生的可壓縮性的大小。它是用直徑為300mm的剛性承載板進(jìn)行靜壓平板載荷試驗(yàn)，取第一次加載測得的應(yīng)力位移(q-s)曲線上s為125mm時(shí)所對應(yīng)的荷載Qs，按K30Qs125計(jì)算得出，單位是MPam。優(yōu)點(diǎn)：K30平板載荷試驗(yàn)是一

35、種檢測路基壓實(shí)質(zhì)量有效的施工現(xiàn)場試驗(yàn)方法。目前，地基系數(shù)K。已成為現(xiàn)行新建鐵路控制基床和路堤填料壓實(shí)質(zhì)量的主要指標(biāo)之一。缺點(diǎn)：影響K30測試結(jié)果的因素很多，但含水量變化是造成K30測試結(jié)果偶然誤差的主要因素，也就是說K30測試結(jié)果具有時(shí)效性。一般來說，控制在最佳含水量附近施工，路基壓實(shí)系數(shù)較高，路基質(zhì)量好，基床表面剛度較大，K30測試結(jié)果較高。但是由于受季節(jié)及天氣氣溫變化的影響，其水分的蒸發(fā)程度不同，含水量差別較大，因而含水量為一變量。實(shí)踐證明，碾壓完畢后，路墓含水量高時(shí)，K30測試結(jié)果就??；含水量低時(shí)，K30測試結(jié)果就大。由于擊實(shí)土處于不飽和狀態(tài)，含水量對其力學(xué)性質(zhì)的影響很大，這就造成K30

36、測試結(jié)果因含水量變化而離散性大、重復(fù)性差。（7）變形模量E：土的變形模量是通過現(xiàn)場載荷試驗(yàn)求得的壓縮性指標(biāo)，即在部分側(cè)限條件下，其應(yīng)力增量與相應(yīng)的應(yīng)變增量的比值。優(yōu)點(diǎn): 能較真實(shí)地反映天然土層的變形特性。缺點(diǎn)：其缺點(diǎn)是載荷試驗(yàn)設(shè)備笨重、歷時(shí)長和花錢多，且深層土的載荷試驗(yàn)在技術(shù)上極為困難，故常常需要根據(jù)壓縮模量的資料來估算土的變形模量。（8）動(dòng)態(tài)變形模量：動(dòng)態(tài)變形模量(dynamic modulus of deformation)是指土體在一定大小的豎向沖擊力F 和沖擊時(shí)間t 作用下抵抗變形能力的參數(shù)。優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)態(tài)變形模量E 標(biāo)準(zhǔn)是一項(xiàng)反映列車動(dòng)荷載對路基質(zhì)量影響的控制指標(biāo)，將使路基壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)更全面

37、和符合實(shí)際，它已成為高速鐵路路基壓實(shí)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展方向。動(dòng)態(tài)變形模量Ed標(biāo)準(zhǔn)的采用，可真正實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)方法的大幅度簡化、減輕試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高檢測效率；試驗(yàn)結(jié)果將更符合實(shí)際，更能保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確、客觀。2分析FWD PFWD法測試彎沉和Evd測試方法之間的異同點(diǎn)。Evd檢測原理: 在被檢測的路基面上放置一塊一定直徑的荷載板，通過一落錘在一定高度處自由下落，落到一阻尼裝置后，再經(jīng)荷載板在填土面施加一沖擊動(dòng)荷載，使填土面產(chǎn)生沉陷，通過測試沖擊動(dòng)荷載的大小、板底填土面的動(dòng)變形(荷載板的沉陷值)，利用專用的信號(hào)采集及數(shù)據(jù)處理軟件，來求算路基土層的動(dòng)態(tài)變形模量。荷載板的沉陷值越大，被測點(diǎn)的承載能

38、力越小，動(dòng)態(tài)變形模量也越小，反之，動(dòng)態(tài)變形模量越大。因此，動(dòng)態(tài)變形模量能反映該處的承載力。測得的土體變形是由規(guī)定的動(dòng)態(tài)沖擊荷載產(chǎn)生的，最大沖擊荷載是由最大沖擊力Fs=7.07KN，且沖擊時(shí)間為17ms時(shí)標(biāo)定得到的。試驗(yàn)時(shí)，落錘從設(shè)定的高度自由下落在阻尼裝置從而產(chǎn)生符合測試條件的沖擊荷載，由此引起的土體變形(即荷載板的沉陷值)，通過沉陷測定儀采集記錄下來，再通過公式計(jì)算得出。實(shí)驗(yàn)要求（1）荷載板試驗(yàn)用于粒徑不大于荷載板直徑14的各類土和土石混合填料。（2）測試深度范圍40-50cm。（3）測試面盡量水平，其傾角不大于5。（4）測試面必須平整無坑洞。對于粗粒土或混合料造成的表面凹凸不平，可用少量細(xì)

39、中砂補(bǔ)平。（5）試驗(yàn)時(shí)測試面必須遠(yuǎn)離震源。儀器設(shè)備（1）動(dòng)態(tài)平板載荷試驗(yàn)儀由落錘儀和沉陷測定儀組成。（2）落錘儀主要由脫鉤裝置、落錘、導(dǎo)向桿、阻尼裝置和荷載板等部分構(gòu)成。落錘：質(zhì)量為(10土01)kg。荷載板：圓形鋼板，直徑為300mm，板厚為20mm。脫鉤裝置：既能保證掛住落錘使落錘定位，又能使落錘順利脫鉤自由下落；既能保證試驗(yàn)時(shí)它與導(dǎo)向桿之間連接牢固無位置錯(cuò)動(dòng)，又能夠在標(biāo)定落高時(shí)調(diào)節(jié)它在導(dǎo)向桿上的位置。阻尼裝置：彈性系數(shù)可調(diào)，性能穩(wěn)定，形狀對稱，其外部設(shè)防塵罩。落距：指落錘底面至阻尼裝置頂面的距離。導(dǎo)向桿必須保持垂直、光潔。最大沖擊力707kN。力的作用時(shí)間(182)ms。（3）沉陷測定儀

40、主要由傳感器、信號(hào)采集、放大、處理、計(jì)算、顯示、打印和電源等部分構(gòu)成。傳感器牢固密貼地安裝在荷載板的中心位置上，通過低噪聲電纜與沉陷測定儀連接。必須能測出荷載板在沖擊力作用下產(chǎn)生振動(dòng)的最大振幅(沉陷值)s(mm)，測試范圍應(yīng)滿足(0120)005mm，且能夠現(xiàn)場顯示并打印s一t測試波形圖及值。結(jié)果處理（1）儀器顯示并打印出3次沖擊測得荷載板沉陷值的平均值和動(dòng)態(tài)變形模量的平均值作為測試獲得的直接結(jié)果。（2）根據(jù)某種條件下對同類性質(zhì)土的與K30的相關(guān)關(guān)系，推算出測試點(diǎn)相當(dāng)?shù)腒30值。FWD: 落錘式彎沉儀主要包括以下幾個(gè)部分：掛車落錘系統(tǒng)（荷載發(fā)生器） 數(shù)據(jù)采集控制器數(shù)據(jù)采集分析處理軟件彎沉傳感器

41、和荷載傳感器 使用技術(shù)要點(diǎn)：1通過調(diào)節(jié)錘重和落高可調(diào)整沖擊荷載大小2. 規(guī)劃環(huán)境影響報(bào)告書的審查內(nèi)容2同一點(diǎn)落錘下落的次數(shù)一般為三次（1）可能造成重大環(huán)境影響的建設(shè)項(xiàng)目，編制環(huán)境影響報(bào)告書，對產(chǎn)生的環(huán)境影響應(yīng)進(jìn)行全面評價(jià)；3落錘式彎沉儀所測試彎沉為動(dòng)態(tài)總彎沉，與貝克曼梁所測的動(dòng)態(tài)回彈彎沉不同，可通過對比試驗(yàn)，得到兩者之間的相關(guān)關(guān)系。（3）對環(huán)境影響很小、不需要進(jìn)行環(huán)境影響評價(jià)的建設(shè)項(xiàng)目，填報(bào)環(huán)境影響登記表。PFWD基本工作原理（四）安全預(yù)評價(jià)內(nèi)容PFWD是通過一定質(zhì)量的重物自由下落錘擊一塊具有一定剛性的承載板作用于路面，然后通過按一定間距布置的傳感器測定路表面的變形響應(yīng)(即所謂的彎沉盆)。PFWD的工作原理是采用直徑為30 cm的剛性承載板，依靠重錘下落產(chǎn)生沖擊荷載，落高為80 cm左右，在沖擊荷載作用下，由位移傳感器和壓力傳感器分別測得剛性承載板中心處的彎沉和壓力。分析時(shí)，取荷載和彎沉的峰值考慮，回彈模量采用彈性半空間體的剛性