红层地区高铁路堑基底上拱等级预测研究

轨面平顺性是高速铁路安全运行的重要保证。近年来,四川红层部分高速铁路(客运专线)出现路基上拱病害,致使轨面不平顺并影响高铁正常运营。对于高速铁路无砟轨道线路,基底上拱整治十分困难,如能在铺轨前进行上拱预测,就可采取相应措施以减缓路基上拱,因此高铁路基上拱预测研究势在必行。以成渝客运专线为研究对象,在综合分析路基上拱主要影响因素的基础上,选取路基中心开挖深度、岩层倾角、砂泥岩互层关系、泥岩饱和单轴抗压强度、泥岩膨胀性5个评价指标,采用熵权法确定各指标权重,运用功效系数法建立高铁红层路基上拱等级预测模型。将该模型应用于成渝客专和沪渝蓉高铁建设前期主要上拱段及上拱等级预测,验证了该模型的可行性与实用性。

川中红层软岩高速铁路隧道基底上拱机理研究

研究目的:由于川中红层其特殊的物理力学性质,区域内多个高速无砟铁路隧道发生基底上拱病害,严重影响铁路运行安全。本文以川中软岩某高速铁路隧道为研究对象,结合实际工程地质条件和现场调查,概化物理模型,通过离心模型试验、数值模拟,分析开挖前后法向与水平应力大小关系,研究侧压力系数、软岩埋深、软岩层厚对基底上拱的影响,以期为铁路勘察设计提供技术帮助。研究结论:(1)法向与水平应力的相对大小是造成隧道及其下伏地层上拱的关键因素,开挖后地应力的变化是导致基底发生上拱病害的重要原因;(2)软岩夹层改变了夹层内及其下部地层位移矢量方向,也大大增加了基底上拱量;(3)隧道基底最大上拱量随初始侧压系数增加而增大,最大上拱地层深度和范围随着初始侧压系数、软岩埋深和软岩层厚的增加而减小;(4)本文研究可为运营铁路工程整治措施提供参考。

川中红层地区高速铁路深路堑基底上拱地段钻孔饼状岩芯发现及变形机理分析

以成自高铁球溪站深挖路堑工点为研究对象,结合球溪站工程地质特征,区域构造特征,地应力测试结果及勘探过程中饼状岩芯的发现,根据对钻孔饼状岩芯变形机理进行分析,为高速铁路深挖路堑基底上拱病害研究提供理论支持。

典型膨胀岩区铁路隧道基底上拱致害机理及治理措施的仿真分析

以某客运专线高速铁路在线路运营期间出现多处隧道基底上拱现象为背景,研究隧道基底上拱成因机理,采用数值模拟的研究方法对围岩强度衰减、仰拱厚度和仰拱矢跨比3个因素开展3因素3水平正交试验,使用极差分析法对模型试验结果进行数据分析得到影响铁路隧道产生基底上拱现象的主要因素和次要因素,并对采用改善仰拱结构和对仰拱进行锚杆加固2种治理措施后的治理效果进行了模拟。研究结果表明:影响上拱现象产生的主要因素和次要因素分别是围岩强度变化和仰拱厚度,模拟结果显示仰拱厚度和仰拱矢跨比的增加可以有效减少上拱变化的产生,且在进行锚杆注浆治理后,隧道基底受力变化有明显改善,验证了该病害治理方案的可行性。

成渝高速铁路路基上拱病害整治

西南山区地形起伏较大,多条既有高速铁路线路在隧道段和深路堑段出现不同程度的软岩基底上拱现象,导致轨道不平顺,严重威胁高速铁路运营安全。利用成渝高速铁路提质改造的有利契机,对成渝高速铁路2处典型路基病害分别采用了“暗挖基床”和“桩板结构重构无砟轨道”进行整治,整治效果良好;成渝高速铁路路基上拱病害整治的成功案例积累了宝贵的经验,成果可为后续病害整治提供技术指导。

高速铁路路基上拱变形危险性评价方法研究

研究目的:近年来,红层软岩地区高速铁路路堑基底上拱变形病害已严重影响铁路运营安全,迫切需要对基底上拱变形危险性进行准确预测,本文以既有高速铁路基底上拱病害为研究对象,通过分析基底上拱病害致灾主要因素,采用AHP-熵值法-专家打分的方法,构建红层软岩地区高速铁路路堑基底上拱变形危险性预测评价系统。研究结论:(1)选取路堑特征、岩性特征、膨胀特征3个方面及6个指标构建危险性预测评价体系;(2)系统中各指标权重,路堑中心高度为0.17,堑底宽深比为0.21,泥岩单轴饱和抗压强度为0.30,岩层倾角为0.04,砂泥岩互层特征为0.18,泥岩膨胀性为0.10;(3)将基底上拱危险性等级划分为Ⅰ(低)、Ⅱ(中)、Ⅲ(高)级,能较好地应用于红层软岩地区后续新建高速铁路基底上拱变形危险性预测,为基底上拱风险防控措施提供技术支撑。