科技成果

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成果名称: 郑西高铁湿陷性黄土路基沉降监测技术研究

成果登记号: 9612013Y0397

第一完成单位: 西安铁路局工务处

联 系 人: 西安铁路局科委办

成果类型: 应用技术

技术领域: 现代交通

成果简介:

郑西高铁是我国第一条穿越湿陷性黄土地区,最高时速可达350km/h的高速铁路。采用无砟轨道,线路沿线大部分地段为黄土堆积地貌单元,占线路总长约85%,全线包含了湿陷性黄土的所有湿陷等级。该线路已经投入运营,运行速度快、技术标准高,因此对路基的变形提出了严格的要求。这对于湿陷性黄土地区的路基来说,无疑是一次严峻的挑战,严格控制工后沉降也就成为了湿陷性黄土路基沉降研究的重中之重。本项目根据监测段路基特征和监测数据提出了路基沉降监测方案,布设监测系统,对路基及地基不同深度的垂直沉降量、路基湿度和路基水平位移量等参数的变化进行了监测,根据各监测参数与路基沉降之间的关系及其变化规律的相关性,建立了沉降预警指标体系,根据郑西高铁对路基工后沉降变形量的要求,建立了预警等级体系。在此基础上开发了铁路路基沉降监测预警系统。通过研究,本项目得到了以下主要结论:(1)在区域环境因素中,区域降雨、不良地质(砂土液化)及特殊岩土(湿陷性黄土及松软土)等对路基沉降有较大的影响,应将其作为主要监测参数;(2)根据路基沉降主要影响因素,本项目的主要监测参数有路基及地基不同深度的垂直沉降量、路基湿度和路基水平位移量。选择分层沉降计、单点沉降计、土壤水分计和测斜仪,分别对沉降量、土壤含水量、水平位移进行监测;(3)根据依托工程现状和监测要求,选择具有监测数据自动采集和无线传输功能的沉降监测系统;(4)同一监测点不同深度各项监测数据的波动特征和变化趋势非常相似,说明布设的监测方案、监测传感器布设的位置和数量是合理的,各项监测数据绝大多数是可靠的;(5)在监测期间内各项监测参数变化情况符合实际情况,且具有一定的相关性,特别是土壤含水量与路基沉降量的变化趋势基本一致,且二者存在一定的相关性;(6)结合影响路基工后沉降的各种因素,提出了累积沉降量法、沉降速率法及土壤含水量法三种沉降预警方法。按照郑西客运专线对路基工后沉降变形量的要求,建立以累积沉降量S、土壤含水量Q和沉降速率V为主要预警指标的预警等级体系;(7)开发了基于互联网的铁路路基沉降监测预警系统,该系统具有数据采集与管理、预测分析和发出预警三大主要功能,主要由系统管理、数据管理、预测分析和预警四大功能模块组成。该系统对路基的沉降变形进行实时监测,实现沉降监测及预警的自动化,保证高速铁路运输的安全,可以有效防止由路基沉降过大导致的事故,并能有效减少其造成的经济损失。