【摘 要】
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硅藻土是一种强结构性的特殊土,具有独特的矿物成分和物理力学性质,目前高铁隧道穿越硅藻土地层的研究成果和设计施工经验缺乏。本文以杭绍台高速铁路飞凤山隧道工程为依托,综合运用理论分析、现场比选试验、现场仰拱受力监测、动力数值分析等方法,对硅藻土地层高速铁路隧道基底加固技术及列车振动响应开展研究,主要研究内容及结论如下:(1)分别开展了高压旋喷桩和钢管桩加固硅藻土地基的成桩效果和承载力试验;通过综合对比
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硅藻土是一种强结构性的特殊土,具有独特的矿物成分和物理力学性质,目前高铁隧道穿越硅藻土地层的研究成果和设计施工经验缺乏。本文以杭绍台高速铁路飞凤山隧道工程为依托,综合运用理论分析、现场比选试验、现场仰拱受力监测、动力数值分析等方法,对硅藻土地层高速铁路隧道基底加固技术及列车振动响应开展研究,主要研究内容及结论如下:(1)分别开展了高压旋喷桩和钢管桩加固硅藻土地基的成桩效果和承载力试验;通过综合对比,选定钢管桩作为依托工程隧底加固技术,并确定了钢管桩加固依托工程隧底的设计参数与施工方案。通过开展依托工程仰拱受力监测,分析了基底加固后的仰拱与围岩接触压力、仰拱初支钢架、喷射混凝土应力及初支弯矩、轴力随时间的变化情况,验证了钢管桩加固后仰拱结构受力处于合理范围。(2)基于车-轨耦合动力模型方法模拟了高铁列车行驶时产生的扣件反力时程,建立了硅藻土高铁隧道动力计算模型,研究了不同因素影响下硅藻土隧道衬砌结构的动力响应规律,具体如下:1)在隧道所在围岩条件劣化前应及时采取加固措施;2)硅藻土围岩参数越高,隧道结构的加速度和位移响应越小;3)无论有无钢管桩加固,隧道埋深变化对衬砌的加速度响应均无影响,埋深增大使衬砌位移响应逐渐减小,且埋深越大钢管桩对动位移的控制效果越明显;4)列车速度提高,隧道结构动力响应增大,且增大速率随车速提高而更剧烈,钢管桩加固效果愈发受限;5)桩长和桩径越大,隧道结构动力响应越小,但达到一定大小后继续增大桩长和桩径对结构动力响应的影响越小;6)钢管桩加固可以优化隧道结构各位置加速度响应,并有效减小位移响应。(3)基于改进后的累积沉降预测模型,分析了不同因素影响下硅藻土高铁隧道基底长期累积变形,主要结论有以下:1)隧道处于围岩分层处对长期累积沉降的影响更不利,应提前采取基底加固措施;2)硅藻土围岩参数越高,基底硅藻土围岩的动应力响应和长期累积沉降越小;3)隧道埋深越大,基底硅藻土围岩动应力响应和长期累积沉降越小,且减小速率随埋深增大而降低;4)列车速度提高,基底硅藻土围岩动应力响应和长期累积沉降增大,且增大速率随车速提高而更剧烈,钢管桩加固效果愈发受限;5)桩长和桩径越大,基底硅藻土围岩动应力响应和长期累积沉降越小,但达到一定大小后继续增大桩长和桩径对长期效应的控制效果明显减小;6)钢管桩加固可以明显减小硅藻土高铁隧道基底围岩长期累积沉降,降低运营时期沉降增长速率。
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