动静荷载作用下岩溶塌陷易发区高速铁路路基稳定性分析

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在国家“一带一路”、“高铁走出去”等战略思想推动下,高速铁路建设进一步发展,岩溶地区的高速铁路工程也在如火如荼的建设或已经投入运营中,但据统计,已经建成的高速铁路线路途经岩溶中-强发育路段达4800公里,其中位于岩溶塌陷高易发区路段长度达到2000多公里,随着我国岩溶区铁路里程日益增长,研究岩溶塌陷易发区隐伏土洞对铁路路基稳定性的影响及灾变机理已成为亟需解决的科学问题。以沪昆高铁(贵州段)潜伏岩溶区路基为研究对象,采用理论分析、现场试验及数值模拟,开展静、动荷载作用下岩溶塌陷对路基稳定性影响的研究,以期为岩溶塌陷灾害防治提供理论依据。主要研究内容包括:(1)结合实地调研和依托工程地质资料,分析了沪昆高铁贵州段隐伏岩溶段的地质构造、地层岩性、地形地貌、水文条件,并结合地调结果中岩溶地貌形态和岩溶发育分布特征,剖析了研究区路基工点岩溶塌陷灾变机理、影响和控制因素。(2)开展了沪昆高铁贵州段路基段列车振动传播规律的现场监测试验,对列车运行引起的环境振动的加速度进行了监测,从时域和频域分析了高速铁路运行时路基周边环境振动波的传播和衰减规律。(3)基于ABAQUS软件,建立了岩溶区高速铁路下伏土洞路基稳定性分析的流固耦合三维有限元模型,采用强度折减法计算分析了不同土洞规模、路堤填筑高度、土洞位置、地下水位变化等显著性因素对高速铁路路基及土洞稳定性的影响。(4)建立了岩溶区高速列车-无砟轨道-路基结构耦合的三维有限元数值模型,分析了高速铁路列车振动对岩溶环境的振动影响,分析了不同列车轴重、列车运行速度、土洞埋深、土洞与路基相对位置及双线铁路列车相向运行等条件下列车振动沿路基深度方向动力响应规律及对土洞和路基稳定性的影响。
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