花岗岩全风化层数值模拟分析：结论

由于现场各工点地基条件、路基断面形式、地基处理方式、填筑高度及填筑过程各不相同，在进行沉降变形特性对比分析时没有统一的参照系。为克服上述不足，采用相同的路基断面形式及地层条件，研究不同处理方法下地基的沉降特性。

2.5.3.1　计算条件

1.计算工况

计算工况分别为未加固模型、换填改良模型、强夯加固模型、水泥搅拌桩加固模型和CFG桩加固模型。计算断面采用标准双线路基断面形式，路基高度为6 m，模型计算宽度约 76 m，地基计算深度为 30 m。地层条件选取现场典型断面岩土参数。非饱和地基地下水位线设置距地基面 25 m。强夯模型和换填模型加固深度分别为 6 m 和 2 m。水泥搅拌桩和CFG桩加固区深度为 5.7 m，桩径 0.5 m，路肩宽度内桩间距为1.1 m，两边坡下桩间距为1.2 m。

2.计算模型及参数设定

计算中，路基土材料按照莫尔-库仑模型计算，路基填筑时间为 80 d。地基土材料按照Hardening Soil模型计算，采用Van Genuchten模型模拟基质吸力随饱和度的变化关系，路基按照不透水材料考虑。水泥搅拌桩采用线弹性本构关系，材料性能参数：压缩模量E=8×107 Pa，泊松比μ=0.2，密度 ρ= 2 500 kg/m3。CFG桩压缩模量 E=1×1 08 Pa。为了计算地基的工后沉降量，用一种极端条件下的工后沉降取值方法，即路基填筑完成后立即铺设轨道结构。

2.5.3.2　计算结果及分析

1.地基沉降变形分析

各工况下地基沉降云图如图2.5-15所示：

图2.5-15　花岗岩全风化层地基沉降云图

数值模拟计算沉降与时间关系如图2.5-16所示（未考虑列车和轨道荷载）：

图2.5-16　饱和花岗岩全风化层地基沉降-时间关系(www.xing528.com)

从计算结果中可以看出，海南环岛高铁饱和花岗岩全风化层地基未处理地基、水泥搅拌桩加固地基和 CFG 桩加固地基路堤填筑后立即进行铺轨，填筑期间沉降分别为 131.4 mm、122.4 mm 和 120.2 mm，最终沉降量分别为 134.7 mm、124.4 mm 和 122.1 mm，填筑期间沉降分别占总沉降的97.6%、98.4% 和98.4%，填筑完成后放置41 d、29 d和30 d沉降完全稳定下来。

由表2.5-3可知，对于海南环岛高铁饱和花岗岩全风化地基，路基填筑完成后其工后沉降即满足高速铁路无砟轨道铺设要求。

表2.5-3　地基沉降计算汇总（路堤填筑后立即铺轨）

2.路基基底应力分析

基底应力分布情况如图2.5-17所示（未考虑列车和轨道荷载）：

图2.5-17　地基基底应力分布

未加固模型和强夯加固模型的基底应力分布一致，水泥搅拌桩加固模型的基底应力主要由桩体分担，桩间土所承受的基底应力相对较小，基底应力的分布与桩身和桩间土的相对刚度有关。

3.地基附加应力分析

地基附加应力分布情况如图2.5-18所示（未考虑列车和轨道荷载）：

图2.5-18　地基附加应力衰减

利用布氏（Boussinesq）理论计算的地基附加应力在浅层衰减较慢，在中层衰减加快，在深层衰减又减慢。数值计算的地基附加应力在浅层衰减较快，在深层衰减较慢，即随着深度的增加衰减速率减慢。