摘要
随着我国高速铁路建设不断发展，线路不可避免经过一些地质不良地段，而高铁建设对线路的平顺性、舒适性、安全性要求高，因此对不同地基土如何更好适应高铁建设标准提出了新的要求。具有微弱膨胀性的兰新高铁泥岩在建设运营中引起多处路基上拱，致使高铁安全正常运行带来了潜在的隐患。本文以兰新高铁地基微泥岩为研究对象，通过现场勘察、室内渗透试验、现场原位渗透试验，系统研究了高速铁路微膨胀泥岩渗透特性与变形特性，主要研究工作如下： （1）对兰新高铁典型上拱段现场调研，从地形地貌、水文地质、钻芯取样等角度分析导致路基上拱原因，得出地基泥岩是引起路基上拱的可能原因。 （2）以微膨胀泥岩为研究对象，进行矿物成分分析、自由膨胀率、液限、阳离子交换量基本特性试验，发现含有少量蒙脱石等膨胀性矿物，且自由膨胀率和阳离子交换量结果表明具有膨胀性。为进一步确定微膨胀泥岩宏观膨胀变形特性，进行了室内膨胀变形试验和膨胀力试验，分析了上覆荷载、含水量因素对膨胀变形影响规律以及土体膨胀特性、含水量因素对膨胀力影响规律，得出上覆荷载对膨胀变形具有抑制作用，膨胀变形随含水量的增加呈缓慢增长、加速增长、稳定增长三阶段增长特征；膨胀力随初始含水量的增加而减小，土体内膨胀性黏土矿物含量越多，试样膨胀力越大。 （3）进行泥岩饱和渗透试验和非饱和渗透试验，确定现场原状泥岩饱和渗透系数大小，并对比了原状土与重塑土渗透系数差异，得出原状土饱和渗透系数比重塑土饱和渗透系数小约为1个数量级；从影响土体渗透性因素出发，探究了上覆荷载、干密度对泥岩饱和渗透性影响，得出上覆荷载对土体饱和渗透系数具有弱化作用，结合压汞试验结果，分析了土体渗透性与孔隙结构具有密切关系，干密度越大，孔隙含量越小，渗透系数越小。使用自制渗透筒，进行了不同上覆荷载下非饱和土渗透模型试验，得出了土体水分渗透速度随上覆荷载和渗透距离的增加而减小。 （4）进行不同上覆荷载约束下现场原位渗透试验，分析了膨胀变形随时间阶段性增长规律，得出膨胀变形随上覆荷载增大而减小，两者之间呈良好的幂函数关系；不同上覆荷载下水平（竖向）平均渗透速度随渗透距离增加呈减小趋势，通过对试验数据分析，得出水平（竖向）平均渗透速度与渗透距离呈良好线性关系；上覆荷载对泥岩渗透性具有减弱作用，水平（竖向）平均渗透速度与上覆荷载呈良好线性关系，对预测泥岩渗透范围具有参考意义。 （5）结合室内试验和原位试验，分析了导致路基上拱的原因和影响因素，地基微膨胀泥岩和水分是发生膨胀的主要原因，并对路基上拱整治措施进行探讨。
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