高铁路基是高速铁路轨道的基础,其具有的强度和稳定性很大程度上决定了高速铁路轨道的平顺性,进而决定列车的运行速度、安全性、平稳性和舒适性等问题。目前,对于高速铁路路基的固结时间特性及沉降变形监测和预测方法等方面已取得非常多的研究成果,但对于不同地区和不同工程地质条件下的高速铁路路基,仍存在一定的差异性。因此,本文结合现有非饱和土固结特性和沉降变形特性的相关理论,对山东省鲁南高速铁路菏泽至曲阜段非饱和粉质黏土的物理力学特性、施工工艺、现场沉降监测方案和路基沉降监测结果分析及其工后沉降数值模拟等方面进行了研究。通过对依托工程的路基土进行物理力学试验,确定了试验段路基土均为非饱和粉质黏土。一维固结试验研究发现,基质吸力对粉质黏土固结速度的影响是比较明显的,其固结时间均随基质吸力的增大而先增大后减小,呈现“几”字形分布;干密度和轴向压力都不是决定非饱和粉质黏土固结速度的主要因素,其影响效果不明显。同时通过快速剪切试验测定了该路段粉质黏土的粘聚力和内摩擦角。为研究鲁南高速铁路菏泽至曲阜段的路基沉降特性,并找出适用于该路段路基沉降曲线预测模型,本文介绍该路段路基的基本情况、填筑施工工艺流程和质量控制标准以及沉降观测方法,并对其进行现场沉降监测。沉降监测结果显示,鲁南高速铁路菏泽至曲阜段济宁北站非饱和土粉质黏土路基各断面沉降稳定时间相对较长。同时,从相关系数、偏差度和稳定度三个评价指标来对比分析了双曲线、指数曲线、Asoaka法、泊松曲线和VG模型等五种沉降曲线预测模型对该路段路基沉降的预测拟合结果。结果表明,VG模型对该路段非饱和粉质黏土路基沉降预测的相关系数最高、偏差度最小、稳定度小,其预测相关度、精度和稳定性均较高,预测结果偏安全,适用于该路段的路基沉降预测。为研究该路段路基的工后沉降,采用COMSOL Multiphysics软件对其稳定性进行了数值模拟,以分析铺设铁轨前后降雨强度、降雨持续时间以及降雨条件等因素影响下铁路路基的稳定性。数值模拟结果表明:随着降雨强度的增加,虽然路基的整体较为稳定,但是在底部的坡脚位置,是最薄弱区域,影响路基整体的稳定性。因此,在实际施工时,需加强该位置的碾压次数与质量控制。降雨强度相同时,随着降雨时长的增加,路基内部孔隙水压力,饱和度以及所产生的总位移均发生缓慢增长。铁轨铺设后,降水时间和降雨强度的增大,并不能使得路基的水平、纵向位移过分增大,这是由于铺设铁轨对已经接近固结完成的路基而言,其水平和竖向位移变量很小,对于路基顶部的水平位移和竖直位移稍有增大,但这对于近乎稳定态的路基内部而言,影响很小。