防排水结构层对铁路基床动力响应的影响研究

防排水结构层对铁路基床动力响应的影响研究第37卷，第2期2016年3月中国铁道科学CHINARAIIWAYSCIENCEVoL37No．2March，2016文章编号：lOOl一4632(2016)020008—09防排水结构层对铁路基床动力响应的影响研究杨果林，邱明明，申权，林宇亮(中南大学土木工程学院，湖南长沙410075)摘要：针对云桂铁路膨胀土路堑新型基床结构采用的半刚性复合防水材料的防排水结构层，借助现场试验方法和数值模拟方法，研究列车振动荷载作用下防排水结构层对路堑基床动力响应的影响。结果表明：基床动土压力沿深度方向呈指数衰减，并且铺设防排水结构层可加快基床内动应力的衰减；基床动位移沿深度方向近似呈幂函数衰减，为满足高铁路基变形的要求，建议防排水结构层铺设厚度不小于15cm；振动加速度随深度加深而减小，其衰减主要发生在路基表面下的3．0m范围内；增加防排水结构层厚度可减弱防排水结构层下部的动应力、路基表面的动位移及基床下部的振动加速度；铺设防排水结构层可起到防水、排水、消能、抗变形等作用，对控制膨胀土基床病害有积极意义。关键词：路堑；基床；防排水结构层；动力响应；膨胀土；现场试验；数值模拟；高速铁路中图分类号：U216．44：U216．417文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4632．2016．02．02高速列车动力荷载是引发路基长期累积变形和振动的直接因素，明确路基各结构层间的相互作用及荷载传递特性是铁路路基结构设计和变形控制的基础，而路基结构的工作性能受各结构层性能和服役环境等因素的影响，相应的各结构层内的力学行为及其衰减特征也各不相同。膨胀土地区的铁路地基常因干湿循环作用而产生不均匀胀缩变形，严重影响路基结构的安全及列车的正常运营E，因此，高速铁路对膨胀土路堑基床结构功能的要求也更为严格。在既有南昆铁路膨胀土路堑地段，采用复合防排水板封闭基床或膨胀土改性换填等方法进行了路基整治j，但运营后路基病害(如基床下沉、隔水层失效等)仍不断，且屡治无效。新建云桂铁路与既有南昆线走向基本一致，所经之处存在大量的膨胀土路堑地段，为解决膨胀土病害难题，研发了1种半刚性复合防水材料，铺设在膨胀土路堑基床中设置1道防排水结构层，以增强基床防排水性能及协调基底膨胀土产生的不均匀变形，从而提高基床结构的适应性和耐久性。诸多学者基于层状体系理论、