[发明专利]高速铁路路基粗颗粒土填料的地基系数K30值估算方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种高速铁路路基粗颗粒土填料的地基系数K₃₀估算方法。

背景技术

粗颗粒土由于其优良的物理力学性能，已在我国大规模的高速铁路路基建设中得到了广泛的应用。铁路路基中使用的粗颗粒土包括级配碎石、A组、B组填料、C组中的碎石、砾石类填料。《高速铁路设计规范》(试行TB10621-2009)中明确规定：承受列车动荷载显著作用的基床表层部分采用级配碎石，基床底层采用A组、B组填料或改良土，基床以下路堤选用A组、B组填料和C组中的碎石、砾石类填料。高速铁路路基采用压实系数K与地基系数K₃₀值双指标作为其压实质量的检测指标，即压实后的铁路路基不仅要达到所规定的压实系数K，且其地基系数K₃₀值也必须达到规范给定的控制值。在两个检测指标中，由于压实系数是一个相对密实的物理控制指标，现场碾压一般不会出现压实系数达不到规范要求的情况；而K₃₀值作为一个绝对的力学控制指标值，由于现行土工试验规程中没有相关的室内试验方法测定该值，在未进行现场填筑碾压试验检测之前无法得知所用填料在达到规定的压实系数K时，其K₃₀值能否满足规范控制要求。因而，实际工程中常常会出现尽管填料的压实系数已满足规范要求，但其K₃₀值则达不到规范控制值的状况，特别是当对所选填料的工程性质掌握不充分时，出现上述状况的可能性将大大提高。

现有公开的测定粗颗粒土填料K₃₀值的方法是：通过在现场开展试验段碾压试验，然后检测所选填料在不同压实系数下的K₃₀值，若所测定的K₃₀值达不到规范控制值，则必须对填料进行改良或者重新选择新的填料，然后再对改良或重新选择后的填料开展试验段碾压试验进行验证，直到满足要求。尽管现有的开展试验段碾压试验的方法能够准确地测定出所选填料在不同压实系数下的K₃₀值，但试验段碾压试验是一个耗时耗力的过程，须投入较大的人力与物力，特别是当多次选定或改良后的填料均不能满足要求时，所耗费的人力物力将呈倍数增长，严重时甚至会延误工期而导致整个工程无法顺利完成。因此，如何在现场大规模填筑施工前，准确估算所用粗颗粒土填料的K₃₀值，以判定所选填料是否能作为高速铁路路基的填筑材料具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的就是提供一种高速铁路路基粗颗粒土填料的地基系数K₃₀值估算方法，该方法原理明确、操作简便、利用常规的室内直接剪切试验数据就能较准确、可靠地估算出粗颗粒土填料在规定压实系数下的地基系数K₃₀值，从而大大减少现场试验段碾压试验的次数，降低人力与物力投入，缩短建设工期。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种高速铁路路基粗颗粒土填料的地基系数K₃₀值估算方法，其步骤依次是：

A、填料试样最大干密度的测定

由粗颗粒土的最大干密度试验测得填料试样的最大干密度ρ_dmax；

B、填料试样在压实系数控制值K下最大咬合力的测定

B1、制备剪切试验试样：根据A步得到的填料试样的最大干密度ρ_dmax、拟填筑高速铁路路基结构层位的填料压实系数控制值K，算出剪切试验试样干密度ρ_dk，ρ_dk=Kρ_dmax；根据算出的剪切试验试样干密度ρ_dk，制备出剪切试验试样；

B2、按土工试验规程对剪切试验试样进行3～6种不同垂向压力下的剪切试验，获得对应的剪切位移-剪应力曲线；并读出相对剪切位移为0.009-0.011(绝对剪切位移为0.009-0.011D₁，D₁为剪切试样剪切方向的直径或边长)时，不同垂向压力下对应的剪切应力；

B3、将B2步得到的垂向压力为自变量，对应的剪切应力为因变量进行线性回归得到直线方程，直线方程的截距即为填料试样在压实系数控制值K下的最大咬合力C_max，单位为kPa；

C、地基系数K₃₀值的计算

填料试样在压实系数为压实系数控制值K时的地基系数K₃₀(单位为MPa/m)由下式得出：