【摘 要】
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兰新高速铁路自线路开通以来,钟家2号隧道、付家寨2号、付家寨3号隧道、韵家口隧道、徐家庄隧道陆续出现不同程度的上拱偏移现象。由于高速铁路无砟轨道对轨道高程精度控制要求相较于有砟轨道更为严格,且无砟轨道通过扣件可调整误差仅有4 mm,故兰新高速铁路多处轨道上拱病害现象的产生对兰新高速铁路的正常运行产生了较为严重的影响,亟需研究整治。本文以国家重点实验室自主课题项目“硫酸盐侵入路基钙基改良土诱发膨胀时
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兰新高速铁路自线路开通以来,钟家2号隧道、付家寨2号、付家寨3号隧道、韵家口隧道、徐家庄隧道陆续出现不同程度的上拱偏移现象。由于高速铁路无砟轨道对轨道高程精度控制要求相较于有砟轨道更为严格,且无砟轨道通过扣件可调整误差仅有4 mm,故兰新高速铁路多处轨道上拱病害现象的产生对兰新高速铁路的正常运行产生了较为严重的影响,亟需研究整治。本文以国家重点实验室自主课题项目“硫酸盐侵入路基钙基改良土诱发膨胀时变特征研究”为主要依托,以高速铁路自动化运维技术的应用和兰新客运专线高速铁路在线路运营期间出现的多处隧道基底上拱现象为背景,采取现场地质勘查、现场监测、云平台数据采集、室内试验、模型试验及多物理场数值仿真等研究手段探究隧道基底上拱成因及机理,依据试验结果提出有效控制上拱病害的措施。通过研究主要得到以下结论:（1）现场仰拱随季节变化呈现出不同程度的上拱变形,在冬季的上拱变形情况相较于其他季节较大,初步判定可能是由于冬季气温较低发生了冻胀情况。（2）膨胀岩土中对膨胀现象影响最为显著的因素为蒙脱石,对膨胀现象影响最为显著的组合为蒙脱石25%、Na2SO4 2.5%、CaSO4 2.0%、K2SO4 2.0%。（3）在膨胀现象影响最为显著的组合条件下,可以对隧道仰拱产生约1.3MPa的膨胀力,且通过改进隧道仰拱矢跨比和隧道仰拱厚度有利于抵御膨胀上拱病害的进一步发展。（4）围岩强度和围岩含水率在多物理场仿真试验中对膨胀现象的产生及发展起到了决定性作用,增加围岩强度、降低围岩含水率可以减少膨胀现象的产生。（5）在典型断面围岩条件下,隧道仰拱矢跨比为1/8～1/9、仰拱厚度为60～80cm的断面形式,可以有效的控制泥岩膨胀对轨道产生进一步影响。根据目前的试验及仿真研究,此仰拱断面形式下可以承受的最大膨胀力为1～1.5 MPa。
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