[发明专利]一种高强土工布加固铁路岩溶路基的设计方法

权利要求书

1.一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；

联立公式(2)和公式(3)，可求出岩溶塌陷后高强土工布达到平衡位置时的张拉力和相应的应变；将计算出的张拉力与高强土工布的容许强度比较，如不满足则应重新选择高强土工布；高强土工布的容许强度采用极限强度除以综合折减系数来计算，综合折减系数可取2.5～5.0；

⑤计算高强土工布变形引起的路基面变形，并与路基面变形容许值比较，如不满足则应重新选择土工布；

对于长度和宽度相差较大的第一类溶洞，路基面变形计算公式为：

对于长度和宽度相差不大的第二类溶洞，路基面变形计算公式为：

式中：s为路基面变形，m；H为高强土工布上部土体高度；θ为破裂面倾角；

将路基面变形计算值与路基面变形容许值比较，如不满足则应重新选择土工布；

⑥计算高强土工布的长期应变和蠕变应变，并与限值比较，如不满足则应重新选择土工布；

⑦计算锚固段长度，完成设计流程。

2.如权利要求1所述的一种高强土工布加固铁路岩溶路基的设计方法，其特征是：所述步骤①中，高强土工布上部荷载包括上部填土荷载、轨道自重以及列车荷载。

3.如权利要求1所述的一种高强土工布加固铁路岩溶路基的设计方法，其特征是：所述步骤②中，路基面变形容许值根据铁路轨道类型和时速确定，无砟轨道的路基面变形容许值为15mm，有砟轨道的路基面变形容许值为5～30cm。

4.如权利要求1所述的一种高强土工布加固铁路岩溶路基的设计方法，其特征是：所述步骤②中，为控制基底的沉降向路基面延伸，要求高强土工布包括蠕变在内的最大总应变控制在6％以内；为减小土工材料由于蠕变引起的长期应变对路基面变形可能产生的不利影响，要求最大蠕变应变不超过2％。

5.如权利要求1所述的一种高强土工布加固铁路岩溶路基的设计方法，其特征是：所述步骤⑥中，联立式(2)和式(3)求出长期使用后高强土工布的应变，长期应变减去短期应变即为蠕变应变；将长期应变和蠕变应变与限值比较，如不满足则应重新选择土工布。

6.如权利要求1所述的一种高强土工布加固铁路岩溶路基的设计方法，其特征是：所述步骤⑦中，高强土工布的锚固靠自身与土体的摩擦力来实现，其锚固长度的计算公式如下：

式中：l为高强土工布锚固长度，m；Fs为安全系数，m；γ为高强土工布上部土体重度，kN/m³；为填料与高强土工布上表面、下表面的摩擦角。