随着国家西部开发的不断深入以及路网的逐渐完善,重载铁路建设快速进入西北黄土多山地区,为满足行车需要,实现克服高差、缩短里程及优化线性指标的目的,隧道的修建必不可少。目前,国内外对重载铁路的研究主要集中在轨道、路基和桥梁上,关于重载铁路对黄土隧道基底影响的研究较少。我国既有重载铁路隧道的基底设计缺少完善的规范指导,导致在铁路运营期间,部分隧道出现底部开裂破损、翻浆冒泥、下陷等病害,随着轴重增大、运量提高后,这种现象将更加明显,因此对重载铁路黄土隧道复合基底的深入研究具有重要工程意义。本文以大准至朔黄铁路联络线中位于湿陷性黄土区浅埋偏压段的柳条山隧道为工程背景,对灰土挤密桩复合基底沉降控制进行了分析,通过室内试验研究了重塑黄土的工程特性及力学参数,分别采用理论公式和数值模拟计算了复合基底沉降量及变化规律,分析了灰土挤密桩参数设计对复合基底沉降的影响。本文所做的具体工作及主要研究成果如下:1.在搜集和查阅文献资料基础上,总结分析了国内外重载铁路运输发展现状、黄土隧道复合基底加固及灰土挤密桩的应用等方面的研究进展,提出了本文的研究内容及技术路线。2.重塑黄土的室内渗透试验和三轴剪切试验结果表明,重塑黄土的弹性模量与含水率和压实度呈线性关系,黏聚力与含水率和压实度呈指数关系,并为复合基底数值模拟提供了桩间土力学参数。3.建立了重载铁路黄土隧道复合基底沉降计算模型,确定了复合基底荷载条件,通过角点法计算了复合基底附加应力,由分层总和法计算得到了黄土隧道复合基底的沉降量。4.分别建立了隧道基底在不同进深处天然黄土地基和灰土挤密桩复合地基的有限元数值分析模型,分析了地层结构、桩端位置对隧道基底沉降的影响规律,确定了沉降量最大位置在隧道洞口处,并对灰土挤密桩的对隧道基底沉降控制效果进行了研究。5.结合柳条山隧道工程实例,确定了影响复合基底沉降的参数及其合理取值范围,基于正交方法设计试验方案,对各参数进行了显著性检验,得到了桩长变化对基底沉降影响最显著,分析得到了复合基底沉降量与参数的变化呈指数关系,并结合沉降规律对柳条山隧道复合基底的设计提出了优化方案。