邓洪权

中铁二十局集团第一工程有限公司，江苏 苏州 215151

1 工程概况

郑万铁路平顶山西站位于平顶山市宝丰县，车站为地面站，站场规模为3台（侧式站台1座、岛式站台2座）7线（预留1条），地处中～强膨胀土地段，路堤高度而6.28～8.1m。该标段下部地质岩性按其成因和时代分类为第四系上更新统冲洪积层黏性土和第三系中新统泥质砂岩，岩性主要为粉质黏土、黏土、粗圆砾土、姜石土。

膨胀土是郑万铁路河南段典型的特殊岩土类型，蒙脱石含量为3.65%～39.99%，阳离子交换量CEC（NH+）为40～428.78mmol/kg，外表呈网纹、蠕虫状，硬塑或坚硬状，富含铁锰及钙质结核、姜石。

2 有限元模拟分析

2.1 膨胀变形模拟理论

如何有效模拟外部作用下（如大气环境和降雨作用）因膨胀土体含水量变化所引起的应力场和位移场是解决问题的关键。文章采用FLAC 3D软件，借鉴郑俊杰等[1]和房以河[2]的方法，膨胀变形采用温度场热传导问题的热膨胀特性来进行模拟分析。

根据相关文献，将外部环境影响（大气及降雨等）导致的湿度场等效转换成温度场，并认为由两者变化引起的应变增量是相等的，从而实现利用热传导膨胀模拟增湿膨胀，表达式如下：

式中：α为热膨胀系数；β为膨胀土的线膨胀系数；∆ω为含水率变化量；∆T为温度变化量。

2.2 数值模型建立

结合工程实际，建立一个纵向4根桩、横向14根桩的桩板结构的路基设计模型，数值模型结构从上至下可分为四层：第一层为路堤结构，第二层为大气环境影响深度内的膨胀土层，第三层为大气环境影响深度下的膨胀土层，第四层为非膨胀土层[3]。……