随着高速铁路的快速发展,我国的高速铁路技术在世界上逐步崭露头角,取得了众多举世瞩目的成就。高速铁路以其特有的高速度、高舒适性、高安全性为大众所青睐,以其特有的高要求、高规格、高质量为工程建设者所痴迷。高速铁路带来方便的同时,也带来诸多考验和挑战。由于我国疆域广阔,地质情况复杂、地理分布错综,具有号称“工程问题土”的膨胀土分布范围也较广,本文选取实际工程为膨胀泥岩路堑,该路堑在高速铁路的运营中出现的膨胀变形引起钢轨顶面的较大变形,严重影响线路的平顺性和列车的安全、高速行驶。如何解决膨胀土对于高速铁路的影响及其列车荷载下的动力响应分析是当下亟待解决的问题。本文针对兰新二线哈密段某膨胀泥岩路堑的钢轨顶面的变形和列车荷载作用下的动力响应进行研究,并考虑数值模拟时不考虑膨胀力、考虑膨胀力以不同方法引入膨胀力的模拟结果对比研究。论文的主要工作和成果如下:1.通过室内试验初步确定膨胀泥岩为质地坚硬、含水率较低、液塑限较大、且具有一定的膨胀特性的弱至中等膨胀性的砂质泥岩。在相同干密度时,初始含水率越大,重塑土样的膨胀力越小;在初始含水率相同时,干密度越大,重塑土样的膨胀力大。并且将重塑土膨胀力试验结果与原状土的膨胀力试验结果对比研究分析知,在相同试验条件下原状土的膨胀力大于试验中所预设的重塑土的膨胀力,且上覆荷载对原状膨胀泥岩的膨胀变形的抑制作用十分显著。2.通过环刀试算模型确定的数值计算模型膨胀特性参数,将参数代入到膨胀泥岩的路堑模型中,在不考虑膨胀力、以均布荷载的形式引入膨胀力和用温度场温度膨胀来代替湿度场下的增湿膨胀三种条件下,模拟分析膨胀泥岩高速铁路路堑的膨胀变形,得知在不考虑膨胀力的作用下的泥岩路堑的卸荷作用会使得路堑发生一定的变形和应力变化;在以均布荷载引入膨胀力时,钢轨顶面的竖直方向的位移左右大致对称,整体位移极值发生在左右路堑边坡的顶部。竖向位移最大处有两处极值点,一处是在路堑底部轨道板范围内发生的竖直向上的上拱变形;另外一处竖向位移最大的地方发生在路堑两侧坡体中上部位,发生竖直向下的沉降。在垂直于线路方向,发生最大值位于路堑边坡坡脚及坡脚下方的部位的大致对称的变形。在沿着线路的方向,路堑几乎变形为零;在温度场中的温度膨胀来代替湿度场中的增湿膨胀时,模拟结果和以均布荷载引入膨胀力大致相同仅在数值上出现一定的偏差。3.在列车荷载作用下,不考虑膨胀力的作用下的泥岩路堑的变形和不考虑列车荷载作用时结果相同;在以均布荷载引入膨胀力时,钢轨顶面的竖向的上拱位移出现一定程度的减小;在温度场中的温度膨胀来代替湿度场中的湿度膨胀时,考虑列车荷载作用时模拟结果与以均布荷载引入膨胀力的结果一致,仅在数值上略小。列车荷载作用下的膨胀泥岩路堑的变形与不考虑列车荷载作用对比,可列车荷载影响范围有限,但是对于轨道平顺性很大影响的轨道板底部的动力响应较为明显,且在考虑膨胀力的条件下,竖向上拱的位移最大处也出现在轨道板范围内,在增湿膨胀后再考虑到高速铁路列车荷载作用,由膨胀力引起的膨胀变形会出现一定的压缩。4.通过现场监测数据和数值模拟结果的对比研究,可知模拟结果路堑的最终膨胀变形表现为钢轨顶面的竖向变形时为14~15.5mm,其中内侧两根钢轨的顶面变形值模拟结果为14.0mm和14.8mm,外侧两根钢轨为14.8mm和15.5mm,而现场实测的数据也说明路堑范围内的钢轨顶面竖向变形稳定在14mm,说明在现场膨胀条件继续恶化的条件下,泥岩路堑仍有一定的膨胀潜势。