一种盐渍土路堑基床底部溶陷量的测算方法与流程

本发明涉及岩土工程技术领域，特别涉及一种盐渍土路堑基床底部溶陷量的测算方法。

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基的正常使用功能。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，sδ0为盐渍土地基的总溶陷量，单位mm；δi为第i层土的溶陷系数；hi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，但在盐渍土区域修建路堑时，其存在的技术不足是未能考虑盐渍土路堑开挖卸荷、地基自重应力及路堑置换荷载的影响。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种盐渍土路堑基床底部溶陷量的测算方法，以科学合理地确定浸水条件盐渍土路堑基床底部的溶陷量，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：

本发明一种盐渍土路堑基床底部溶陷量的测算方法，包括以下步骤：

(1)通过现场调查或资料查询，确定盐渍土路堑基床顶面以下浸水溶陷影响深度l0，单位m；通过以下公式确定盐渍土路堑基床底部溶陷变形计算厚度h0：

式中，h0为盐渍土路堑基床底部溶陷变形计算厚度，单位m；l0为盐渍土路堑基床顶面以下浸水溶陷影响深度，单位m；ha为基床表层厚度，单位m；hd为基床底层厚度，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、压缩试验、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cri；确定地基原位应力状态下第i层土的初始孔隙比e0i；确定第i层土的卸荷回弹指数csi；确定路堑开挖产生的有效应力变化δσ^-，单位kpa；确定第i层土的原位有效自重应力σy0i，单位kpa；

(3)通过以下公式确定盐渍土路堑基床底部溶陷量sr：

式中，sr为盐渍土路堑基床底部溶陷量，单位mm；n为溶陷变形计算深度范围内划分的土层数；δsri为第i层土的溶陷量，单位mm；cri为第i层土的溶陷指数；δzi为第i层土的分层厚度，单位mm；e0i为地基原位应力状态下第i层土的初始孔隙比；csi为第i层土的卸荷回弹指数；δσ-为路堑开挖产生的有效应力变化，单位kpa；σy0i为第i层土的原位有效自重应力，单位kpa；δσyi为基床荷载作用下第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，在考虑盐渍土路堑开挖卸荷、地基自重应力及路堑置换荷载影响的基础上，建立了盐渍土路堑基床底部溶陷量的测算方法，弥补了现行《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，满足实际工程需要。

附图说明

图1是盐渍土路堑基床横断面示意图。

图中示出构件和对应的标记：基床表层1，基床底层2，盐渍土d，基床表层厚度ha，基床底层厚度hd，盐渍土路堑基床顶面以下浸水溶陷影响深度l0。

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，本发明的一种盐渍土路堑基床底部溶陷量的测算方法，包括以下步骤：

(1)通过现场调查或资料查询，确定盐渍土路堑基床顶面以下浸水溶陷影响深度l0，单位m；通过以下公式确定盐渍土路堑基床底部溶陷变形计算厚度h0：

式中，h0为盐渍土路堑基床底部溶陷变形计算厚度，单位m；l0为盐渍土路堑基床顶面以下浸水溶陷影响深度，单位m；ha为基床表层厚度，单位m；hd为基床底层厚度，单位m；

(2)通过现场采集盐渍土d土样并在室内开展有荷溶陷试验、压缩试验、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cri；确定地基原位应力状态下第i层土的初始孔隙比e0i；确定第i层土的卸荷回弹指数csi；确定路堑开挖产生的有效应力变化δσ^-，单位kpa；确定第i层土的原位有效自重应力σy0i，单位kpa；

(3)通过以下公式确定盐渍土路堑基床底部溶陷量sr：

式中，sr为盐渍土路堑基床底部溶陷量，单位mm；n为溶陷变形计算深度范围内划分的土层数；δsri为第i层土的溶陷量，单位mm；cri为第i层土的溶陷指数；δzi为第i层土的分层厚度，单位mm；e0i为地基原位应力状态下第i层土的初始孔隙比；csi为第i层土的卸荷回弹指数；δσ^-为路堑开挖产生的有效应力变化，单位kpa；σy0i为第i层土的原位有效自重应力，单位kpa；δσyi为基床荷载作用下第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。

所述盐渍土路堑基床底部溶陷量为路堑开挖卸荷且置换荷载重新加载变形稳定后外界浸水溶滤引起的盐渍土地基溶陷变形量。

所述步骤(2)中，第i层土的溶陷指数cri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ej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；pj为第j级压力；ej+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；pj+1为第j+1级压力。

所述步骤(2)中，第i层土的原位有效自重应力σy0i可按分层总和法确定。

所述步骤(2)～(3)中，第i层土位于盐渍土路堑基床底部溶陷变形计算厚度范围内。

所述步骤(3)中，路堑置换荷载作用下第i层土产生的有效应力变化可采用boussinesq理论计算。

所述步骤(3)中，路堑开挖产生的有效应力变化δσ-为地表开挖至基床底部产生的有效应力变化。

实施例：

参照图1，某一高速铁路于盐渍土d区域修建路堑基床，路堑挖深6.8m(路基中心处地表至基床底面的深度)，边坡比为1:1.75，基床顶面宽度为13.4m，基床表层1厚度0.4m，基床底层2厚度1.9m。该路堑基床底部盐渍土d在浸水溶滤过程中会发生溶陷变形。

下面采用本发明方法确定盐渍土路堑基床底部在浸水溶滤过程中发生的溶陷量(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，确定盐渍土路堑基床顶面以下浸水溶陷影响深度l0为4.5m；通过以下公式确定盐渍土路堑基床底部溶陷变形计算厚度h0：

式中，h0为盐渍土d路堑基床底部溶陷变形计算厚度，单位m；l0为盐渍土d路堑基床顶面以下浸水溶陷影响深度，单位m；ha为基床表层1厚度，单位m；hd为基床底层2厚度，单位m；

因l0＝4.5m＞ha+hd＝2.3m，故h0＝l0-ha-hd＝4.5-0.4-1.9＝2.2(m)。

因此，盐渍土d路堑基床底部溶陷变形计算厚度h0取2.2m。

(2)通过现场采集盐渍土d土样并在室内开展有荷溶陷试验、压缩试验、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cri；确定地基原位应力状态下第i层土的初始孔隙比e0i；确定第i层土的卸荷回弹指数csi；确定路堑开挖产生的有效应力变化δσ^-，单位kpa；确定第i层土的原位有效自重应力σy0i，单位kpa；cri、e0i、csi、δσ^-、σy0i的确定结果见表1。

(3)通过以下公式确定盐渍土d路堑基床底部溶陷量sr：

盐渍土d路堑基床底部第i层土的溶陷量δsri的详细计算过程见表1。

那么，盐渍土d路堑基床底部溶陷量sr：

因此，可得浸水溶滤下盐渍土路堑基床底部溶陷量为96.1mm。

表1第i层土溶陷量的计算过程

本发明在考虑盐渍土路堑开挖卸荷、地基自重应力及路堑置换荷载影响的基础上，建立了盐渍土路堑基床底部溶陷量的测算方法，弥补了现行《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，满足实际工程需要。

以上所述只是采用图解说明本发明一种盐渍土路堑基床底部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。