高速铁路运营阶段路基沉降变形规律研究

摘要

自1999年秦沈客运专线的修建以来，中国大陆地区进入了高速铁路兴建与发展的高潮期。高速铁路对轨道结构有着高稳定性和高平顺性的要求，上部的轨道结构通过扣件的调节范围有限，若沉降超过了扣件的调节能力将对高速铁路造成极大地破坏且无砟轨道的维修工作难度是有砟轨道难以比拟的。所以高速铁路路基结构的沉降变形对列车运行的安全舒适与铁路的运营成本起着重要作用。
　　本文依托武汉铁路局武广高速铁路运营阶段路基沉降变形规律研究科学项目，选取武广高速铁路K1300+853通道极有代表性的路段区间进行实地运营中路基沉降观测，并依据此沉降数据进行一系列的研究分析。主要包括：
　　（1）结合前人所做研究，根据土体变形特性及路基沉降变形的规律对高速铁路路基沉降的机理进行了简单分析，并对沉降的组成进行了扼要的划分；
　　（2）选取典型路段，开展了长期的沉降观测，运用Boltzmann模型以及多种数据拟合方法对不同结构部位、不同轨道类型和线路特征等沉降规律进行了深入的分析。结果表明：路堤、路堑、过渡段路基的沉降规律互不相同；线路中心线一侧沉降大于外侧；曲线段超高一侧沉降大于另一侧；
　　（3）借用流变理论，并引入动静荷载对Kelvin模型进行了改进，构建了高速铁路路基沉降变形规律理论模型，最后对选取的21号断面进行沉降变形分析。最后一次实测沉降值为6mm，模型计算值为4.5mm，考虑到实测值的波动性，认为很好的反映了现场沉降变形的趋势，且后期预测值的收敛性很好，预测三年后沉降值为4.6mm。结果表明该模型适用性较好，可以用于后期沉降趋势的预测；
　　（4）引用Li&Selig提出的土体累积塑性变形计算模型对21号断面进行沉降变形分析。最后一次沉降实测值为6mm，模型计算值为4.3mm，考虑到实测值的波动性，认为能够较好的反映沉降变形的趋势，预测三年后累积沉降值达4.9mm。结果表明该模型适用性较好，可以考虑用于沉降趋势的预测，最后结合曲线拟合的结果综合比对分析沉降随时间变化的规律。