在借鉴高速铁路板式轨道结构的既有研究成果的基础上，经过创新性的探索研究，在试验段铺设的板长为5930mm的轨道结构中加入土工布材料对轨道结构改进，土工布的设置有利于轨道结构服役期的检修和维护和轨道结构受力状态的改善，同时，土工布可快速缓解翻浆冒泥地段的孔隙水压力，同时具有阻挡泥浆的作用。 　　重点模拟地铁隧道壁以内的轨道结构部分。钢轨、轨道板、自密实混凝土、回填层以及土工布均采用8节点实体单元模拟，扣件采用连接单元模拟。钢轨选用60kg/m钢轨，密度为7850kg/m3，弹性模量为2.1×105MPa，泊松比为0.3。扣件布置的间距为0.6m，横向刚度和垂向刚度分别为3×107N/m和4.8×107N/m。根据地铁预制板轨道实际设计参数，P5330轨道板长5330mm，P5930轨道板长5930mm，轨道板宽均为2400mm，板厚分别为200mm和260mm，采用C60混凝土；自密实混凝土层宽2400mm，采用C40混凝土；土工布弹性模量为7.8MPa，泊松比为0.47，厚度为7mm，密度为1300kg/m3。 　　地铁列车为A型车，车辆简化为车体、转向架和轮对3个部分组成的刚体。一系悬挂和二系悬挂均简化为连接单元(弹簧?阻尼单元)。轮轨法向接触采用非线性接触，切向接触采用接触算法，车轮采用磨耗型踏面。自密实混凝土层和仰拱回填层之间设置为绑定，轨道板和土工布以及土工布和自密实混凝土之间采用面?面接触设置，垂向采用硬接触，不考虑互穿透，切向根据实际数据，设置摩擦因数为0.8。 　　采用土工布防护结构的边坡，泥沙量和泥沙含量均大幅减少，相对于裸坡，土工布防护下的泥沙量比裸坡情况下减少43%以上，土工布结构的防护效果明显。 　　土工布间距越小，冲刷量越小，防护效果越好；凸起构造防护的 泥沙冲刷量比无凸起构造少40%，防护 效 果较好。凸起构造能减缓雨水流速，拦截泥沙的流失，从而起到较好的防护效果。土工布防护中，土工布对泥沙有拦截作用，使泥沙冲刷量减少。 　　对不同的防护形式组合，综合考虑成本及防护效果，采用间距20cm凸起构造的防护效果佳。 　　土工布边坡防护具有较好的防护效果，土工布埋于土体并覆盖一定宽度的土体，起到了渗透同时防止水土流失的作用，当雨水在坡面形成径流时，土工布能避免或减少径流对坡面土壤的侵蚀，保持边坡施工后的稳定。 　　室内边坡模拟装置及降雨装置能较好地模仿边坡的特性，且可以调整角度和降雨强度，能实现对不同坡度边坡和不同降雨强度的模拟。 　　在多组防护形式中，间距20cm凸起构造的防护效果佳，在实际工程中应用，可实现佳生态和经济效益 　　土体在不同含水率条件下，其剪切应力—位移曲线形状相近，都存在上升、平稳和下降阶段，界面剪切应力受土体含水率的影响非常明显，当土体含水率为5%时，其剪切应力相对于含水率为0%时提高了10.1%，因为当土体含水率较小时，在竖向压力作用下提高了土体整体的密实度，增加了极限剪切应力;但是，当土体含水率大于5%时，随着含水率的增大，土体出现泌水现象，使得土体自身强度降低，并且使得土工布与土体界面上的含水量增大，在荷载作用下，孔隙水压力也相应增大，土工布与土之间的有效应力减小，导致其极限剪切应力减小，因此，在土工布加固工程的设计和施工过程中，应重视路堤和地基的排水设计和施工，避免大量渗水和积水。 　　竖向压力对土工布界面剪切应力有较大的影响，随着竖向压力的增大，土工布与土的界面剪切应力也增大，且土工布的拉伸变形量也增大，导致剪切应力峰值对应的剪切位移也增大，剪切试验过程中，剪切应力逐步从拉拔端逐渐传递到自由端。 　　相同竖向压力和相同土体含水率的条件下，增加土工布的层数能够提高界面剪切应力，但是，当土工布层数超过2层时，其剪切应力提高程度较小。 　　土体含水率对土体和土工布的界面剪切应力影响较大，当土体含水率小于5%时，界面剪切应力随含水率增大有所提高，而土体含水率大于5%时，随着含水率的增加，剪切应力急剧减小。 　　防水毯用膨润土捏合方法：采用4种捏合方式包括螺旋挤压、轮碾、对辊、精细泥化。 　　双螺旋挤压：传统挤压设备一般采用螺旋挤压，因其挤压强度大，通常应用于制砖工艺中，将双螺旋挤压应用于膨润土改型，是近年来备受关注的钙基膨润土挤压钠化方式。在防水毯用膨润土生产中，该设备用于产品制备过程中膨润土和添加剂的捏合，利用螺旋挤压设备的高挤压强度，促进膨润土层间结构的伸展，利于膨润土膨胀性、吸水性的发挥。 　　轮碾：轮碾机是物料混匀的常用设备，碾轮和底盘之间的间距可以根据物料碾压强度的需求进行调整，物料混合过程中，施加一定的剪切应力，使蒙脱石颗粒之间分开。同时，在加压过程中可使一部分机械能转优质土工膜化为热能，晶层之间、颗粒之间产生相对运动而分离，增加膨润土和添加剂的接触面积，利于膨润土性能指标的提高。 　　对辊：对辊在膨润土生产中主要用于物料的打散、破碎，对于品位较高、质量较好的天然钠基土尤其适用。天然钠基膨润土因其较低层电荷，层间结构容易受外力的影响而具有较高的离子交换容量和较好的膨胀性能。物料进入对辊后，辊轮的间距也可根据物料需要受力的大小进行调整，国内很多膨润土厂家使用对辊对膨润土进行改型、捏合。将对辊用于本试验膨润土捏合，利用对辊的挤压力，改善或提高膨润土物化性能。 　　精细泥化机：膨润土精细泥化机结构简单，在碾压轮和碾压盘强力挤压和剪切作用下，可以使膨润土充分泥化，泥化率达90%，几乎不存在“夹生”现象，一次泥化既保证了膨润土与添加剂的充分接触，并且碾压过程中膨润土物料相互捏合、摩擦，产生大量热量，物料温度可达30~50℃，高温更有利于离子之间的插层、交换，膨胀效果更好。 　　HDPE装置施工过程简单，包括土方开挖、基础夯实、集气管铺设、底膜及边坡铺设、顶膜铺设和沼气利用设施安装等过程。 　　1.土方开挖　挖设78ｍ×20ｍ×5ｍ （取整数）的半椭球形凹坑，在离凹坑边缘1.0ｍ 挖设锚固沟，沟的深度和宽度分别为1.0ｍ，清理坑内及沟内硬物并均匀碾压夯实，碾压密度达到 《聚乙烯（pe）土工膜防渗工程技术规范》 的要求。 　　2.管道铺设　沼气池开挖后，根据现场实际状况，开 挖 盲 沟，铺 设 进 水 管、 出 水 管、 排 渣 管等，排渣管底部紧贴底膜，进料管位于离底部２/３高度之椭圆长轴顶端处，出料管高出进料管２0～３0mm。进料管端口安装90°叉形管，叉形管的交叉点位于椭圆形长轴位置的1/16，叉形管的两出料点连线中点位于椭圆形长轴的1/８位置。底膜内侧设计环形导 热 管，呈 倒 锥 形 弹 簧 布 置，其 进 端 位 于 下部，导热管的出端位于上部，导热管的进、出端错 　　位1８0°。 　　3.HDPE防渗膜 铺 设　采 用1.5无纺土工布 mm厚 度 的HDPE防渗膜进行底部防渗，膜与膜之间接缝的搭接宽度不小于100mm，使接缝排列方向平行于跛脚线，即沿坡度方向排列。HDPE 膜焊接多使用楔焊机和挤压熔焊机。接缝宽度范围内有两道焊缝 （双保险），每道焊缝宽度不小于10mm，焊缝处HDPE防渗膜熔接为一个整体，不得出现虚焊、漏焊或 过 焊。避 免 边 坡 膜 面 “起 鼓” 或 “悬 空”。沼气池基础设施、管道铺设、底膜铺设都完成后，采用２.0mm厚度的HDPE膜进行整体焊接覆盖顶部。HDPE底膜铺设后，素土填２0ｃｍ 厚，待铺顶膜后，锚固沟用素土填平夯实。