1.高速铁路软岩深路堑路基长期变形阻隔结构,其特征在于:包括路基两侧沿线路纵向间隔布置的柔性阻隔结构,柔性阻隔结构由地基岩体中开挖的深槽中充填柔性复合材料构成,柔性复合材料由聚苯乙烯(EPS)泡沫颗粒、废旧轮胎橡胶颗粒和聚氨酯树脂(PU)混合而成,聚氨酯树脂(PU)是一种胶结材料,能够将聚苯乙烯(EPS)泡沫颗粒和废旧轮胎橡胶颗粒有效胶结成一种抗压和抗拉强度较好的复合材料,同时也是一种隔水材料,可以阻止地下水渗透,形成止水帷幕,聚苯乙烯(EPS)泡沫颗粒作为柔性复合材料的粗骨料。
2.根据权利要求1所述的高速铁路软岩深路堑路基长期变形阻隔结构,其特征在于:所述柔性复合充填材料主要成分由密度20㎏/m 3 聚苯乙烯(EPS)泡沫颗粒、20目废旧轮胎橡胶颗粒和聚氨酯树脂(PU)混合而成,其中EPS泡沫颗粒约占65-75%,废弃轮胎橡胶碎屑约占20-30%,聚氨酯树脂(PU)占5-10%混合搅拌而成。
3.高速铁路软岩深路堑路基长期变形阻隔结构设计方法包括以下步骤:S1、软岩深路堑路基长期变形阻隔结构深槽形态的初步轮廓确定;S2、软岩深路堑路基长期变形阻隔结构深槽深度h的确定;S3、软岩深路堑路基长期变形阻隔结构深槽宽度b的确定;S4、软岩深路堑路基长期变形阻隔结构深槽沿线路纵向长度l的确定;S5、软岩深路堑路基长期变形阻隔结构深槽净间距a的确定。
4.根据权利要求3所述的高速铁路软岩深路堑路基长期变形阻隔结构设计方法,其特征在于:所述步骤S1中利用切槽机进行切槽,槽体形态整体上为长方体,底部边角是圆角。
5.根据权利要求3所述的高速铁路软岩深路堑路基长期变形阻隔结构设计方法,其特征在于:所述步骤S2中该深度h根据深路堑设计使用年限内当地大气影响深度、年均地下水位变幅、地基岩体长期变形特征综合计算确定;具体包括以下子步骤:S21、室内岩石力学试验:现场钻孔取样,利用取样岩芯在室内开展常规三轴压缩试验,获得岩石的弹性模量E、黏聚力c和内摩擦角 利用取样岩芯开展岩石的蠕变试验,采用下式Burgers模型拟合蠕变试验数据,获得岩石的流变参数(变形模量k、黏滞系数η):式中,σ 0 为试验轴向加载压力,单位为MPa;k M ,η M ,k K ,η K 为流变模型拟合参数;t为时间,单位为小时。利用大气影响层深度范围取样岩芯开展时效性膨胀变形试验,获得膨胀性参数N和λ;ε(t)=N(1-e -λt ) (2)式中,N和λ为室内试验获得的膨胀性参数,t为路基设计使用年限;S22、三维数值模拟计算:利用有限元程序建立路堑三维地质模型,采用黏弹塑性本构模型,输入上述试验获得的岩石物理力学参数,首先进行弹塑性计算获得路基范围以下岩体开挖后的弹塑性应力场(水平应力σ x 和竖向应力σ z 随深度的分布);然后,进行设计年限时长内的流变计算获得路基范围以下岩体长期的流变应力场(水平应力σ cx 和竖向应力σ cz 随深度的分布和随时间的变化);S23、确定开挖槽深度:以弹塑性应力σ x =σ z 对应深度h 1 ;以设计年限内流变应力σ cx =σ cz 对应流变深度h 2 ;以设计年限内岩体大气影响层深度h 3 ;以深路堑路基宽度B的0.4倍h 4 =0.4B;取开挖槽深度:h=max(h 1 ,h 2 ,h 3 ,h 4 ) (3)。
6.根据权利要求3所述的高速铁路软岩深路堑路基长期变形阻隔结构设计方法,其特征在于:所述步骤S3中该宽度根据临近边坡坡脚应力集中产生的水平向蠕变变形b 1 和路基侧向膨胀变形量b 2 之和确定。水平向蠕变形b 1 取三维数值模拟计算中设计年限内坡脚开挖深槽位置水平向变形,路基侧向膨胀量b 2 根据室内时效性膨胀试验获得的膨胀性参数,采用下式计算得到:式中B为路基宽度,N和λ为室内试验获得的膨胀性参数,t为路基设计使用年限;考虑安全系数K,并且为方便施工深槽宽度不宜小于0.15m、最大不超过0.3m,按下式计算:当b 1 +b 2 ≤0.15时取b=0.15m(5);当0.15≤b 1 +b 2 ≤0.30时取b=b 1 +b 2 (6)当b 1 +b 2 ≥0.30时取b=0.30m(7)。
7.根据权利要求3所述的高速铁路软岩深路堑路基长期变形阻隔结构设计方法,其特征在于:所述步骤S4中单个变形阻隔结构深槽的长度l可取其深度的1.0-1.2倍。
8.根据权利要求3所述的高速铁路软岩深路堑路基长期变形阻隔结构设计方法,其特征在于:所述步骤S5中该净间距长度a可取深槽长度的0.2-0.4倍,即a=(0.2~0.4)l,岩体强度低时取大值,岩体强度高时取小值。