[发明专利]一种高强土工布加固铁路岩溶路基的设计方法

说明书

一种高强土工布加固铁路岩溶路基的设计方法，以解决实际设计中采用高强土工布加固铁路岩溶路基时缺乏理论依据和设计方法的难题。按如下步骤进行：确定溶洞大小和高强土工布上部荷载；确定路基面变形容许值和高强土工布的长期应变、蠕变应变容许值；确定高强土工布的极限强度、短期张拉力‑应变关系以及长期使用后张拉力‑应变关系；计算高强土工布达到平衡位置时的张拉力和相应的应变；计算高强土工布变形引起的路基面变形；计算高强土工布的长期应变和蠕变应变；计算锚固段长度，完成设计流程。

技术领域

本发明涉及一种高强土工布加固铁路岩溶路基的设计方法。属岩土工程地基处理技术领域。

背景技术

伴随着我国铁路建设的快速发展，近年来穿越岩溶发育地区的铁路路基不断增加。溶洞塌陷是突发性的，对列车运营危害极大，而溶洞发育具有隐蔽性、复杂性的特点，现有的地质勘探手段难以有效、全面得揭示其发育特征，从而给岩溶整治带来了较大的困难。当前通常采用换填、注浆及桩板结构等手段对岩溶进行整治，但上述手段均有局限性。换填可靠性高、施工简便，但只适用于基底能够揭露的浅层溶洞；注浆加固应用最广，但施工质量和整治效果不易控制，加固半径有限，注浆点之间仍有塌陷的可能，近年来已发生多起采用注浆加固后仍形成塌陷的案例；此外注浆加固要采用压力注浆，对既有线影响较大；桩板结构跨越措施最为稳妥，但施工周期长，造价高。

高强土工布不同于一般的土工布，其强度可高达1200kN/m，铺设在基底能够承担溶洞塌陷引起的上部荷载，避免因溶洞塌陷造成路基结构的突然性破坏，为后期维修提供时间。总体而言，高强土工布铺设在基底加固岩溶路基具有加固范围广、加固效果好、施工便捷、造价低的优点。但这一加固措施缺乏设计方法，应用于实践时无相应的理论指导。因此研究高强土工布加固岩溶路基的设计方法，是铁路路基岩溶整治亟需解决的关键技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高强土工布加固铁路岩溶路基的设计方法，以解决实际设计中采用高强土工布加固铁路岩溶路基时缺乏理论依据和设计方法的难题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种高强土工布加固铁路岩溶路基的设计方法，按如下步骤进行：

①确定溶洞大小和高强土工布上部荷载；

②确定路基面变形容许值和高强土工布的长期应变、蠕变应变容许值；

③确定高强土工布的极限强度、短期张拉力-应变关系以及长期使用后张拉力-应变关系，由材料特性决定的短期、长期高强土工布张拉力-应变关系分别表示为：

F_T＝J₁ε (1)

F_T＝J₂ε_l (2)

式中：F_T为高强土工布张拉力，kN；J₁为高强土工布产生单位应变所需要的张拉力，kN；J₂为长期使用后，高强土工布产生单位应变所需要的张拉力，kN；ε为期内高强土工布的应变；ε_l为长期使用后高强土工布的应变；

④计算高强土工布达到平衡位置时的张拉力和相应的应变，高强土工布的力学计算模型简化为以溶洞边缘为支点的自由悬索结构，由力学平衡可得如下公式：

式中：D为溶洞直径，m；q为高强土工布上部土体及外部荷载，kN/m；