克塔铁路路基稳定性分析

2018-07-04钟涛

山西建筑 2018年15期

钟涛

(中国铁路设计集团有限公司，天津 300140)

1 工程概况

1.1 地理位置

克塔铁路地处新疆北疆地区克拉玛依市和塔城地区，铁厂沟至塔城段位于塔城地区托里县和额敏县及塔城市境内。本线由克拉玛依至铁厂沟镇段铁路DK100+000处引出，向西北沿木胡尔塔依河经白杨河煤田、铁喇矿区至托里县铁厂沟镇，再翻越两棵树垭口经玛依塔斯至额敏县，然后向西北至塔城市塔城站DK291+100处，新建正线全长172.397 km，桥梁占全线比例9.07%。全线设铁厂沟东、哈图、铁厂沟、两棵树、玛依塔斯、霍吉尔特、玛热勒苏、也迷里、额敏、恰夏、塔城东、塔城等12个车站。初期开站4处，分别是中间站3处：铁厂沟、额敏及塔城站；会让站1处：霍吉尔特站。

1.2 主要技术标准

克塔铁路设计等级为Ⅲ级，单线铁路。旅客列车最高设计行车速度120 km/h，最小曲线半径为1 200 m，困难路段设置为800 m；限制坡度为6‰，采用内燃机牵引但预留电化条件；货车采用DF8B机车，旅客列车采用DF11机车；机车牵引质量：4 000 t；有效长度：850 m。

1.3 主要工程内容及数量

本工程范围内路基长156.738 km，占线路总长的90.93%，其中区间路基全长148.238 km，站场总长8.500 km/4处。区间路堤长度为134.925 km，区间路堑长度为14.813 km。区间路基土石方19 206 644断面方，站场土石方3 207 117断面方。路基工点类型主要有：风蚀路基工程、路基边坡加固工程、路堤坡面防护工程、路堑坡面防护工程、挡土墙工程、软弱地基处理工程、风吹雪路基、膨胀土(岩)路基、黄土路基等。

2 路基稳定性数值仿真分析

2.1 模型的简化

本文选取DK114+100～DK114+570处里程建立数值模型，本处填土平均高度为3 m，地势低洼，地层主要为粉砂及粉土，土质松软，地下水埋深1 m～2 m，局部出露地表。本模型计算重点是不同荷载作用下对路基的稳定性分析，因此在构建模型时，对边坡的边界条件进行了弱化，原地面与路基之间模拟成协调变形，不允许张开和滑移。

2.2 模型的建立

利用ADINA建立数值计算模型，模型路堤高度3 m，路堤顶面宽7.5 m，模型至下而上分别为：15 m厚的软弱土地基层，3 m的A,B组填料层，0.4 m厚的级配碎石和宽3.2 m、厚为0.6 m的轨道混凝土基础，路基横向计算宽度为路堤坡脚两侧各向外延伸15 m，见图1。

2.3 数值模拟结果分析

因为路基具有对称性[4]，因此采用半幅路基进行分析，竖向位移如图2所示。

从图2可以看出，列车荷载作用后，地基的竖向位移最大值由静载时的25 mm增大到55 mm，且竖向位移总是由路基上至下减小路基中心线沉降最大，路基边缘沉降小。路堤边坡坡脚处具有明显的沉降变化，即路基坡脚处易产生应力集中，特别是在列车荷载作用下路基边坡坡脚处的位移值可达到52 mm，远远大于其他位置的竖向位移。

对数值模拟结果进行整理分析可得到路基中线各节点随深度的变化关系曲线如图3所示。

从图3可以看出，路基中心线各点竖向位移由路基顶层至路基地层自上而下逐渐减小，顶面最大位移为4.95 cm，底面竖向位移值为0.12 cm，自路基面顶层15 m以下，竖向位移小于1 cm。