兰州交通大学毕业设计（论文）
1绪 论
1.1高速公路路基的特点
路基是轨道的基础，也称为是线下部结构，上部结构能否稳定，路基是关键。进入80年代后，随着经济和技术的日益先进，铁路建设朝着大重量、高密度、高速度的目标进发，为达成这一目标，就需要提出与之相适应的高标准，并要严格控制工程质量。
自60年代日本建成世界上第一条高速公路以来，世界上出现了修建高速铁路的热潮。高速铁路的出现对传统铁路的设计、施工、养护维修提出了新的挑战，在很大的程度上深化以及改变了传统铁路的设计观念。高速铁路路基工程有以下三个特点：
（1）高速铁路的路基的多层结构系统
高速铁路线路结构，已经突破了传统的轨道—道床—土路基这种结构型式，既有碴轨道，也有无碴轨道。对于有碴轨道，在道床与土路基之间，已经没有了将道碴层直接放在土路基上的做法，代之以多层结构系统。
（2）控制变形是路基设计的关键
控制变形是路基设计的重中之重，无论何种结构形式，路基设计的首要目标是为高速铁路提供一个平坦，均匀而且稳定的轨下基础。对于有碴轨道，因其道床与路基由散体材料组成，不够稳定，所以多次重复荷载作用下会造成路基与道床下沉，使轨道变得不平顺，这是一种残余变形。同时，材料的刚度对轨道面的弹性变形也起关键性作用。众所周知，高速铁路对轨道变形有较高要求，这就回到了一开始谈到的那个问题，变形控制，是高铁设计要考虑的主要控制因素，特别是路基。
（3）列车—线路整体系统相互匹配合理，路基很重要
变形是一个很重要的问题，高速铁路在修建完成后，还要投入很大的资源养护维修来强化线路结构，因此，变形问题是轨下系统设计的难点。包括路基在内的轨下系统的垂向变形集中反映在轨面上，它是车轮、钢轨、道床以及路基的整个系统内的各部分相互作用的结果，在轮—轨系统相互作用的研究中，必须把各个系统当作一个整体来研究分析，在系统中，路基的参数（例如刚度）对分析结果是十分重要的。所以说，在高速技术研究中，无认机车车辆、轨道结构或者路基专业，都应当把自已的问题放在整个系 统中去考察，设计中所采用的设计参数应当使系统的各个部分相互间有合理的匹配。对
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于路基来说，这些参数主要是弹性系统、阻尼、参振质量、变形模量、动刚度、因有频率以及与之相联系的联系的密实度和含水量等。
1.2软土的成因类型及分布 1.2.1软土的概念
我国的软土（softsoil）主要分布于渤海湾、长江三角洲、珠江三角洲以及浙、闽沿海地区等地，以海相或湖相沉积为主，它们是在咸水或淡水中沉积形成、含有有机质和矿物质的细粒土，厚度数米至数十米不等，但在同一地区厚度的变化不大。包括淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等。软土是沿海的滨海相、三角洲相、内陆平原或山区的河流相、湖泊相、沼泽相等主要由细粒土组成的土，具有孔隙比大（一般大于1）、天然含水量高（接近或大于液限）、压缩性高和强度低的特点，多数还具有高灵敏度的结构性。主要包括淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等性质。
1.2.2软土的成因类型
软土按沉积环境分类主要有下列几种类型： （1）滨海沉积
1滨海相：常与海浪岸流及潮汐的水动力作用形成较粗的颗粒(粗、中、细砂)相掺○
杂，使其不均匀和极松软，增强了淤泥的透水性能，易于压缩固结。
2泻湖相：颗粒微细、孔隙比大、强度低、分布范围较宽阔，常形成海滨平原。○
在泻湖边缘，表层常有厚约0.3~2.0m的泥炭堆积。底部含有贝壳和生物残骸碎屑。
3溺谷相：孔隙比大、结构松软、含水量高，有时甚于泻湖相。分布范围略窄，○
在其边缘表层也常有泥炭沉积。
4三角洲相：由于河流及海潮的复杂交替作用，而使淤泥与薄层砂交错沉积，受○
海流与波浪的破坏，分选程度差，结构不稳定，多交错成不规则的尖灭层或透镜体夹层，结构疏松软，颗粒细小。如上海地区深厚的软土层中央有无数的极薄的粉砂层，为水平渗流提供了良好条件。
（2）湖泊沉积
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湖泊沉积是近代淡水盆地和咸水盆地的沉积。沉积物中夹有粉砂颗粒，呈现明显的层理。淤泥结构松软，呈暗灰、灰绿或暗黑色，厚度一般为10m左右，最厚者可达25m。
（3）河滩沉积
主要包括河漫滩相和牛轭湖相。成层情况较为复杂，成分不均一，走向和厚度变化大，平面分布不规则。一般常呈带状或透镜状，间与砂或泥炭互层，其厚度不大，一般小于l0m。
（4）沼泽沉积
分布在地下水、地表水排泄不畅的低洼地带，多以泥炭为主，且常出露于地表。下部分布有淤泥层或底部与泥炭互层。
软土由于沉积年代、环境的差异，成因的不同，它们的成层情况，粒度组成，矿物成分有所差别，使工程性质有所不同。不同沉积类型的软土，有时其物理性质指标虽较相似，但工程性质并不很接近，不应借用。软土的力学性质参数宜尽可能通过现场原位测试取得。
软土的工程特性：含水量较高，孔隙比较大；抗剪强度低；压缩性较高；渗透性很小；结构性明显；流变性显著。
1.2.3软土的分布
按工程性质结合自然地质地理环境，软土分布可划分为三个地区——北部地区，中部地区，南方地区。各地区软土物理性质指标统计见表1-1
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表1-1 我国软土主要分布地区的物理性质指标统计
物理性质指标（平均值） 天区别 海陆别 典型地区 沉积相 土层埋深 然含水量 m 北部地区 沿海 天津塘沽连云港、大连等 温州湾、宁波、舟山 沿海 温州、宁波 福州、泉州 中部地区 长江下游 泻湖 1～35 弱谷 1～25 三角洲 湖泊 平原湖泊 2～19 51 58 43 77 1.67 1.63 1.76 1.54 1.61 1.74 1.24 1.93 98 95 98 47 52 40 70 25 31 23 24 26 17 28 1.34 1.9 1.11 1.28 6.5 11 18.4 滨海 2～32 52 1.71 1.41 98 46 24 24 三角洲 5～9 40 1.79 1.11 97 35 19 16 1.35 滨海 0～34 45 1.78 1.23 93 42 22 19 1.25 7.5 ％ g/cm3 ％ ％ ％ 容重 孔隙比 饱和度 液限 塑限 塑限指数 液限指数 有机质含量 ％ 昆明的滇高原池 洞庭湖、洪泽湖、内陆 太湖等 长江中下游、珠江下游、淮河平原、松辽平原等 河漫滩 47 1.74 1.31 43 23 19 9.9 47 1.75 1.22 39 17 1.44 南方地区 海 香港、厦沿门 珠江下游 滨海 三角洲 0～9 1～10 61 1.63 1.58 1.65 1.67 95 53 54 27 37 26 24 1.94 4
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1.3软土的工程性质
1.3.1软土的工程性质和力学性质
总结以上各地软土的物理指标，可看出软土最大的工程性质是天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、渗透系数小。在荷载作用下，软粘土地基沉载力低，地基沉降变形大，容易产生较大的不均匀沉降，而且沉降稳定历时较长。各地软土的特性可简单的总结如下：
（1）孔隙比大、含水量高
土的含水量(w)是指单位体积土中水的重量ww与干土重量ws的比值之百分数。即
w?ww?100%。我国淤泥质软土的含水量，一般为35%～50％；淤泥的含水量一般在ws50%～70%。
松软土含水量往往与液限wL(指土从可塑状态变为流动状态时的界限含水量)呈正比关系变化，即随着液限增加，含水量液随之增加。含水量大是松软土的主要物理特征之一，在高含水量下，松软土的饱和度sr(孔隙中水的充满程度)一般都大于95%，处于饱和状态，即土中的孔隙几乎全被水所充满。
孔隙比是指单位体积土中孔隙体积与土颗粒所占体积之比，用小数表示。孔隙比大，又是松软土的一项重要物理性质指标，其大小反映了土中孔隙多少和土的松密程度，孔隙比愈大，说明土中孔隙所占的体积愈大，则土质愈松，愈易被压缩，土的力学强度愈低。
松软土含水量与孔隙比之间有着密切联系，有学者将二者大量的数据建立了回归方程为w?36.67e?0.982，这二项物理指标，不但与其他指标关系显著，并对地基承载力也有显著的影响，由于松软土的含水量取值方便和可靠，而对孔隙比的试验值，易受取样时扰动影响，其可靠性和准确性的离散性较大，故《地基基础设计规范中》选择天然含水量作为确定软土地基容许承载力的第一指标。一般大于液限，高的可达200%，孔隙比在1.4~2.1之间。各地软土含水量一般大于40%，孔隙比大于1.1。
（2）压缩性高
土的压缩性常随着液限与含水量的增加而增高，松软土地基在荷载作用下沉降量大的主要原因就是在于松软土本身的高压缩性。值得注意的是，松软土地基上的建筑物沉
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