在季节性冻土地区修建无砟轨道路基工程,首要考虑路基冻胀病害问题。因此,深入探讨寒区高速铁路路基冻胀变形发展规律及其影响因素成为目前亟需解决的现实课题。本文依托中国铁路总公司科技研究开发计划课题“不同等级铁路路基关键技术深化研究——严寒地区路基在冻融和高速列车荷载作用下的服役性能演变规律研究”(2014G003-F),以及“高速铁路不同等级不同环境条件下路基结构设计优化研究”(2014G003-A),以哈齐高铁深季节性冻土地区的路基为研究对象,使用数值模拟计算为主要手段,通过现场监测、理论分析等研究方法,深入研究寒区高速铁路路基冻融循环作用下路基的冻胀发展规律。主要内容和成果如下:(1)分析哈齐高铁某典型断面的工程环境特点及现场监测方案,分析监测数据可知:外界热量向路基中传播时,地温呈余弦状的周期变化;随深度增加,地温振幅按指数规律衰减,且土体温度的变化滞后于太阳辐射总量的变化。路基土体单向冻结,双向融化的特点较为明显。冻胀变化过程大致包括初始波动、冻胀快速发展、低速稳定持续发展、波动融沉、变形稳定五个阶段。(2)根据室内试验测得了路基不同土层的热学参数及线膨胀系数,分析冻土路基冻胀机理的主要影响因素,为进一步的数值模拟计算奠定基础。从理论上研究了计算冻土路基温度场-变形场的控制方程,确定了初始条件和边界条件,建立并验证了温度场-变形场有限元计算耦合模型,与实测值吻合度较高。(3)数值模拟计算结果表明,线路右侧相对位置的冻胀变形量大于左侧相对位置,证明太阳热辐射差异效应的存在。(4)采取10 cm厚的泡沫混凝土板保温措施,路基温度线提升,保温效果显著;变形场分布规律表现为自右路肩(阴坡)处至左路肩(阳坡)处路基冻胀量逐渐减小,右路肩处变形量降幅8.9%,实际工程可采用此措施抑制路基冻胀。