鐵路路基動(dòng)荷載穩(wěn)定性及含鹽土工程特性研究

1、2003 2003 年主要工作介紹年主要工作介紹 青藏鐵路沿線含鹽量補(bǔ)充測量青藏鐵路沿線含鹽量補(bǔ)充測量 含鹽凍土的抗壓強(qiáng)度測定含鹽凍土的抗壓強(qiáng)度測定 含鹽土的熱學(xué)、水動(dòng)力參數(shù)測定含鹽土的熱學(xué)、水動(dòng)力參數(shù)測定 凍融過程中水鹽遷移模型凍融過程中水鹽遷移模型 凍土路基的地震反應(yīng)分析凍土路基的地震反應(yīng)分析 凍土融沉系數(shù)評價(jià)凍土融沉系數(shù)評價(jià) 土體導(dǎo)熱系數(shù)評價(jià)土體導(dǎo)熱系數(shù)評價(jià)1. 1. 青藏沿線含鹽量補(bǔ)充測試結(jié)果青藏沿線含鹽量補(bǔ)充測試結(jié)果含鹽量與凍結(jié)溫度關(guān)系含鹽量與凍結(jié)溫度關(guān)系完成凍結(jié)溫度測定完成凍結(jié)溫度測定4848組組2. 2. 含鹽凍土的抗壓強(qiáng)度含鹽凍土的抗壓強(qiáng)度0.000.200.400.600.8

2、01.001.201.401.6000.81含鹽量（）抗壓強(qiáng)度（MPa）1.10e-31.67e-4完成13組含鹽凍土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)3. 3. 含鹽土水動(dòng)力、熱參數(shù)測定含鹽土水動(dòng)力、熱參數(shù)測定 完成導(dǎo)水系數(shù)測定完成導(dǎo)水系數(shù)測定4 4組組 完成擴(kuò)散系數(shù)測定完成擴(kuò)散系數(shù)測定1212組組 土水勢測定土水勢測定9 9組組05101520253000.40.5體積含水量擴(kuò)散系數(shù)cm/min含鹽量0%含鹽量2%含鹽量1%0153045607590202224262830含水量(%)土水勢（kpa)干容重1.45g/cm3干容重1.55g/cm3干容重1.65g/cm3干容

3、重1.75g/cm3不同干容重氯化鈉鹽土土水勢與含水量之間的關(guān)系曲線含水量與擴(kuò)散系數(shù)的關(guān)系曲線（青藏砂土）水分場方程：水分場方程：溫度場方程：溫度場方程：溶質(zhì)場方程：溶質(zhì)場方程： (/)()( , )cbwshnMCCDqttZZ水()icsiccTTCLLtttZZ()()()( )wwiiwcDtttZZ 4. 4. 凍融過程中水鹽遷移模型凍融過程中水鹽遷移模型5. 5. 凍土路基的地震反應(yīng)分析凍土路基的地震反應(yīng)分析青藏鐵路工程處于多年凍土地區(qū)，且屬地震多發(fā)地帶。圖3-1是根據(jù)中國地震目錄查詢（-1831-1979）的青藏高原地帶發(fā)生的4級以上地震分布圖。近期統(tǒng)計(jì)資料表明：1980年以來，

4、在青藏高原已經(jīng)發(fā)生了14次6.0-6.9級地震，2次7.0-8.5級地震，可見地震頻繁的發(fā)生現(xiàn)狀 地地 震震 烈烈 度度 區(qū)區(qū) 劃劃( (國家地震烈度委員會(huì)國家地震烈度委員會(huì)) )青藏鐵路格爾木至拉薩青藏鐵路格爾木至拉薩 : :格爾木至大干溝（格爾木至大干溝（DK816+150866+500) DK816+150866+500) 七度七度區(qū)區(qū)大干溝至不凍泉（大干溝至不凍泉（DK866+500DK1001+750) DK866+500DK1001+750) 八度八度區(qū)區(qū)不凍泉至措那湖南岸（不凍泉至措那湖南岸（DK1001+750DK1585+850) DK1001+750DK1585+850)

5、七度區(qū)七度區(qū)措那湖南岸至妥如措那湖南岸至妥如 （DK1585+850DK1712+500) DK1585+850DK1712+500) 八度八度區(qū)區(qū)妥如至羊八井妥如至羊八井 （DK1712+500DK1933+500) DK1712+500DK1933+500) 九度九度區(qū)區(qū)羊八井至拉薩羊八井至拉薩 （DK1933+500DK2006+700) DK1933+500DK2006+700) 八度八度區(qū)區(qū)01234012345678910a/m/s2T/s 含 有 凍 土 水 平 加 速 度 反 應(yīng) 譜 含 有 凍 土 豎 向 加 速 度 反 應(yīng) 譜 不 含 凍 土 水 平 加 速 度 反 應(yīng) 譜

6、 不 含 凍 土 豎 向 加 速 度 反 應(yīng) 譜 0.056. 6. 凍土融沉系數(shù)評價(jià)凍土融沉系數(shù)評價(jià) 定義界限孔隙率，當(dāng)實(shí)際飽和凍土的孔隙率超過該值時(shí)，超過部分的水體按完全用于沉降量計(jì)算，小于該孔隙率的水按9%的體積用于融沉計(jì)算。界限孔隙率就是液限狀態(tài)下的孔隙率。按土類不同，界限孔隙率參考取值： 粘土: 0.50 粉質(zhì)粘土： 0.45 粉土： 0.42 砂土： 0.38 非飽和態(tài) ： 引進(jìn)接觸率 融沉系數(shù)： 飽和態(tài)： brwwCwdrwCA09. 001rC 過飽和狀態(tài)： 1lwlnnHHnHnnnhlll11HhHHAlw09. 009. 10lllnnnnnA109. 009. 10sw

7、swWn)(1自由水的排出： 流限狀態(tài)下的水體積： 融沉系數(shù)： 7. 7. 土體導(dǎo)熱系數(shù)評價(jià)土體導(dǎo)熱系數(shù)評價(jià))1 (1gwwwssssng)1 (12/1wsgwgwwwswsssnns)1 ()1 ()1(2/12/1sdrrn1nwrswdwgsdwdgwdsdwwdssdsdwdrrwrwrrrwrrrrrwr2121)1 (1)1 ()1 (00.511.52010203040含水量/%導(dǎo)熱系數(shù)/w/mk3/1600mkgrd130012001500粉土導(dǎo)熱系數(shù)與含水量的關(guān)系（符號：實(shí)測值，線：計(jì)算值） （凍結(jié)狀態(tài)） 00.511.522.5010203040含水量/%導(dǎo)熱系數(shù)/w/m

8、k130012003/1500mkgrd（融化狀態(tài)）下一年度研究計(jì)劃下一年度研究計(jì)劃 補(bǔ)充含鹽凍結(jié)粉質(zhì)粘土的蠕變試驗(yàn)（由于實(shí)驗(yàn)室過飽和補(bǔ)充含鹽凍結(jié)粉質(zhì)粘土的蠕變試驗(yàn)（由于實(shí)驗(yàn)室過飽和的試驗(yàn)任務(wù)，該項(xiàng)內(nèi)容未能在的試驗(yàn)任務(wù)，該項(xiàng)內(nèi)容未能在20032003年度安排）年度安排） 試驗(yàn)溫度為試驗(yàn)溫度為-0.5-0.5、-1-1、-2-2及及-5-5，含水量為，含水量為70%70%、35%35%及及20%20%，15%15%，鹽含量取鹽含量取0.2%0.2%、0.4%0.4%、和、和0.8%0.8%，試驗(yàn)方案為正交設(shè)計(jì)，以節(jié)省機(jī)，試驗(yàn)方案為正交設(shè)計(jì)，以節(jié)省機(jī)時(shí)。時(shí)。 復(fù)合地基形式的動(dòng)力學(xué)模擬試驗(yàn)復(fù)合地基形

9、式的動(dòng)力學(xué)模擬試驗(yàn) 選擇砂土、粘土、粉土和含土冰等進(jìn)行選擇砂土、粘土、粉土和含土冰等進(jìn)行3 3種組合形式搭配，溫度種組合形式搭配，溫度狀況選擇恒定溫度狀況選擇恒定溫度2 2種及具有一定溫度梯度（保證存在凍融界種及具有一定溫度梯度（保證存在凍融界面），動(dòng)荷載選擇兩種兩種頻率（高頻、低頻）的正弦波。面），動(dòng)荷載選擇兩種兩種頻率（高頻、低頻）的正弦波。 選擇選擇2 2種典型含鹽土進(jìn)行凍融試驗(yàn)，溫度按種典型含鹽土進(jìn)行凍融試驗(yàn)，溫度按2 2種變溫模式種變溫模式設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)20032003年發(fā)表的論文目錄年發(fā)表的論文目錄1.何平，程國棟，楊成松等. 凍土融沉系數(shù)的評價(jià)方法. 冰川凍土. 2003，25（6）2

10、.He Ping, Cheng Guodong，Liu Weiming et. al. Analyses on Thermal Conductivity for Unfrozen and Frozen Soils. Proceedings of the International Geotechnical Conference on Reconstruction of Historical Cities and Geotechnical Engineering. Saint Petersburg-Moscow: ASV Publishers ( edited by Acad. V.A. Lli

11、chev and Prof. V.M. Ulitsky):341-344.3.趙淑萍, 朱元林, 何平等. 凍土動(dòng)力學(xué)參數(shù)測試研究. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 20034.楊成松, 何平, 程國棟等. 凍融作用對土體干容重和含水量影響的試驗(yàn)研究. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 20035.Zhao S.P., Y.L. Zhu & P.He. Recent Progress in research on the dynamic response of frozen soil. Proceedings of the 8th International Conference on Permafrost (edited by Marcia Philips, Sarah M. Springman & Lukas U.