南水北调中线工程运行期膨胀土长期变形及稳定性分析

南水北调中线工程运行数年后,部分膨胀土边坡渠段出现了长期变形问题。为掌握膨胀土渠坡长期变形规律,利用南水北调中线膨胀土边坡运行期长期监测资料,分析了膨胀土渠坡深层变形的长期发展特征及其与降雨的关系,揭示了膨胀土边坡深层位移长期发展的内在机理。借鉴土力学流变原理中剪切蠕变的负幂时间函数,分析了幂指数与蠕变衰减速率之间的关系,确定了边坡长期变形收敛与发散的判别阈值,提出了用于深挖方膨胀土边坡长期稳定状态的幂次判别法。选取典型膨胀土深挖方边坡,基于实测数据开展膨胀土边坡长期稳定状态评价。与后续实际运行状态对比表明,幂次判别法具有有效性。研究成果为膨胀土边坡稳定状态评价和运行维护提供理论与技术支撑。

循环荷载作用下基床填料累积变形演化状态特征及试验验证

为实现对高速铁路基床结构累积变形的有效控制,开展了循环荷载作用下土工填料累积变形演化状态特征分析,提出了土工填料累积变形状态随循环荷载水平的增加将呈现出快速稳定、缓慢稳定、缓慢破坏和快速破坏4种类型,建立了基于累积变形速率发展趋势、采用负幂函数表达的数学判别准则(幂次判别法)。通过构筑的单元结构填土模型,实现了小型刚性平板循环加载下模型填土累积变形4种状态的全过程模拟,并获得了相应的3个荷载阈值。针对高速铁路无砟和有砟轨道系统在适应基础结构沉降方面的巨大差异,明确了基床结构需分别满足快速稳定和长期稳定变形状态的控制原则及技术条件。所得成果为构建高速铁路基床结构变形状态控制设计技术提供了理论和试验依据。