高速铁路黄土隧道基础动力稳定特性试验研究.pdf

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· 隧道/地下工程·
高速铁路黄土隧道基础动力稳定特性试验研究
杨建民 1 , 喻渝 1 , 马建林 2
(1. 中铁二院工程集团有限责任公司, 成都 610031; 2. 西南交通大学, 成都 610031)
摘要:采用模拟高速列车运行的激振试验系统,首次在黄土要由于隧道是深埋于地下的封闭结构,土体处于三轴
隧道内开展现场激振试验,掌握了黄土1隧道及围岩在高速列车1 压缩1 状态,工后沉降量一般很小。黄土隧道同样有沉
动载下的动力特性和变形规律。通过加载 230万次激振试验降问题,隧道结构不同于桥涵、路基,隧道的沉降要求,
结束后,仰拱填充面的累计沉降≤0 5 mm,隧底黄土处于坚硬有其自身的特点。
状态,不存在软化现象,得出隧道工后沉降能满足客运专线无
在高速列车动荷载长期作用下,富水黄土隧道基
砟轨道运营要2求的2 结论。
底是否软化、泥化,以及对隧底长期稳定产生的后果是
关键词:高速铁路; 黄土隧道基础; 试验研究
困扰郑西客运专线建设的关键问题之一。国内外关于
中图分类号: U238 文献标识码: A
文章编号: 1004 2954 (2009) 12 0092 04 在高速列车激振荷载作用下富水黄土及隧道仰拱动力
特性的研究十分缺乏,尚未见有关此类黄土动力特性
客运专线铁路不同于普通铁路的一个最大的特征及修建在其上的建筑物———隧道仰拱稳定性问题的理
之一,在于线路的高度平顺性及对线下工程严格的工论研究及现场试验的任何报道。动载作用下基底沉降
后沉降要求,故站前专业的设计重点之一在于,如何把长期稳定性直接关系到客运专线运营行车安全,因此
各种构筑物的工后沉降控制在允许范围之内。郑西客应进行研究和评价。
运专线位于我国黄土分布的核心范围,全线总延长 50
1 依托工程概况
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km为开挖断面约 163 m 的 Q3 、Q2 新老黄土隧道(已
2 张茅隧道位于郑西客运专线渑池至灵宝段,全长
建黄土隧道最大开挖断面不到 140 m , 而且修
8 483 m,隧道通过地段属低山丘陵及黄土台塬地貌,
建较少) 。
其中出口 3 190 m (最大埋深 100 m)地段为位于地下水
按《客运专线无砟轨道铁路设计指南》(以下简称
位以下的第四系中更新统黏质黄土。地下水水头高出
《指南》) ,路基工后沉降不应大于 15 mm,长度大于 20
拱顶最大约 20 m,黏质黄土垂直节理发育,含丰富的
m的路基,允许的最大工后沉降量为 30 mm;桥梁墩台
孔隙水,天然含水量 23%。张茅隧道富水黄土段纵断
均匀沉降量不大于 20 mm;涵洞的地基为压缩性土地
面如图 1所示。
层时,其工后沉降量不应大于 30 mm。而该《指南》对
张茅隧道黄土的物理指标如表 1所示。
隧道只要求底部加仰拱,对沉降并未做明确规定。主
图 1 张茅隧道富水黄土段纵断面(单位: m )

表 1 张茅隧道黄土的物理指标
天然快剪
天然密度(ρ) / 天然含水量天然孔隙孔隙率液限(W L ) 塑限(W p )
时代成因岩性状态饱和度/% 凝聚力(C) 内摩擦角
( g/cm3