客运专线土工格室复合基床的试验研究
研究目的：在列车荷载的重复作用下，基床结构变形是轨道结构几何尺寸恶化的重要因素之一。采用土工格室复合基床结构可以强化基床表层强度和刚度，以满足特殊路段基床结构的需要。研究方法：本文介绍了适用于客运专线的土工格室复合基床结构的4组动态模型试验。试验在室内填筑了宽7m、长4m、高1．05～1．55m的路基基床模型，采用5Hz、20-140kN动荷载模拟列车荷载，每组重复加载150万次以反映列车对路基基床的重复荷载作用。为验证室内试验结果，在秦沈线进行了现场动态试验。试验结果表明，土工格室可均化基床、路基的动静应力分布，高分子蜂巢格室施工，明显降低基床和路基的弹性和变形，减少运营维修养护工作量，且格室越高越好。研究结论：通过与现场试验结果对比，30cm厚的土工格室复合基床表层基本能够满足客运专线对基床刚度和变形控制的要求。
研究目的高速列车安全舒适运行需要一个平坦的、刚度合理和稳定的轨下基础。对于有碴轨道结构，散粒材料构成的道床和基床结构在列车荷载重复作用下产生变形和弹性变形，它们是轨道变形的主要来源，前者主要影响轨道的不平顺，后者对轨道结构有着重要的影响。因此，路基基床结构变形问题是客运专线路基基床设计所考虑的主要问题。在良好的地基条件和合格的路基本体的前提下，绿化蜂巢格室施工，使用合理的基床结构型式、优质的基床填料和严格控制的压实标准是控制高速铁路路基基床变形的主要手段。土工格室是由强化的聚乙烯(或聚丙希)宽带经超声波焊接(或其它方式如挤压成型)构成的网状格室结构，在格室内充填土石等材料，构成具有侧向限制能力和较大刚度的结构，PE蜂巢格室施工，以达到加固土体的目的。近年来，针对土工格室在路基工程的应用进行了大量的研究工作和工程实践。本试验的目的就是通过使用土工格室复合基床结构，提高基床结构的刚度，减少重复荷载作用下的弹性变形和变形，以满足特殊路段基床结构的需要，同时，验证是否能够降低基床表层厚度，解决基床表层材料缺乏地区的材料问题。
双向增强复合地基土工格室加筋体变形分析
为解决现有梁、板法不能同时考虑桩土差异刚度、布桩形式以及摩阻效应对土工格室加筋体变形影响的问题，将单桩影响范围内的土工格室视为受上部荷载、水平摩阻力及桩土支撑力共同作用下的弹性圆薄板，并基于Winkler假定考虑了土工格室与桩土加固区的变形协调;根据单元体静力平衡建立了考虑水平摩阻效应的格室体挠曲变形控制微分方程，利用Bessel复变函数构造出不同条件下的挠度解析表达式，在此基础上得到了双向增强复合地基网下桩土应力比、沉降及桩土差异沉降的计算公式;采用室内试验对该方法进行了验证，并在此基础上利用该方法探讨分析了格室加筋体的复合弹性模量、水平摩阻系数、桩土刚度比等因素对双向增强复合地基网下桩土应力比和沉降的影响。研究结果表明:与实测值的对比结果显示该方法具有可行性;摩阻效应对桩土差异沉降影响较大，且在桩土刚度较大或加筋体复合弹性模量较小时，摩阻效应对桩土应力比、沉降影响亦十分显著。
双向增强复合地基工作情况可以用土工格室垫层的变形表示，桩土沉降等参数也可以根据其变形来进行计算，目前模拟格室体的“柔性筏板”作用主要是格室加筋体板、梁结构计算。格室加筋体的受力很复杂，不仅受到桩与桩间土的支撑力以及还有路堤的竖向压力，而在变形的时候上下界面受垫层填料的摩阻力，然而目前在模拟格室体的方法上又存在一定的局限性，因此对土工格室变形计算进行研究是十分有必要的。
结构对比。土工格室(geocell)是20世纪80年代的一种新型土工合成材料，它是由高密度的聚乙烯宽带(PE，HDPE)经超声波焊接或锚接而成的具有蜂窝状格室结构，展开后呈蜂窝状的立体网格。而土工格栅是高分子聚合物材料经过定向拉伸形成的具有开孔网格，较高强度的平面网状材料。如果令土工格室的高度为0，则土工格室在形态上就和平面型的土工布、土工网、土工格栅相类似。此时，土工格室便由三维结构变成了二维平面网状结构，筋土之间的约束挤密作用变成了平面相互摩擦的效应。可以这样认为，平面的土工布、网、格栅可以看做是土工格室的一种特殊应用形式。因为土工格室具有一定的高度，聚合物片材较厚，蜂巢格室施工，强度和模量很大，焊接强度高，和填筑与其中的材料一起组成刚度很大的板体结构，具有一定的抗弯作用，从而分散上部结构的竖向应力。
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