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岩溶塌陷易发区铁路路基动态评估方法研究
| 论文题名： | 岩溶塌陷易发区铁路路基动态评估方法研究 |
| 关键词： | 铁路路基;岩溶塌陷;振动响应;数值模拟 |
| 摘要： | 随着我国经济的发展，铁路事业也在蓬勃建设中，由于我国国土辽阔，地貌复杂，在选线时难免会将铁路建设在岩溶发育较为强烈的地区，据统计，我国已经建成的高铁铁路中有4800公里途径岩溶中、强发育区域。铁路在建设之初会对路基下的岩溶地层做一定的加固处理，比如高速铁路在建设时会对地基进行水泥注浆加固。岩溶区地层会受到恶劣的水文环境和人为因素的影响，在各种不利因素的影响下，地基中会出现部分土体松散甚至岩溶土洞。为了能够实时的监测到路基内部由于岩溶土洞所导致的安全隐患，并为路基表面塌陷发生前进行主动防治提供依据，本文提出了一种动态评估方法，能够对铁路路基内部健康状态和病害位置进行实时的监测评估，即模拟列车在铁路上运行，对传播到路基周边环境的振动响应进行实时监测，并结合土体内部空洞状态差异，分析了弹性波传播到隐伏土洞路基周边环境的振动响应特征，利用振动响应衰减作为评判指标对路基下伏土洞发育状态进行评价。 本文以沪昆高铁（贵州段）岩溶塌陷易发区路基为研究对象，采用理论分析、现场监测、数值模拟相结合的方法对列车运行时不同发育程度的下伏土洞岩溶路基振动响应特征进行研究，为实现岩溶塌陷易发区铁路路基内部健康状态的实时监测、评价提供依据。研究内容主要包括： （1）在弹性波在土体中的传播理论的基础上，分析了弹性波波动理论、传播理论以及衰减规律，假设列车经过路基时所产生的弹性波传播过程为移动荷载在半空间体下的振动响应，表征了路基内部的动位移、振动速度、振动加速度等特征指标，初步分析岩溶路基对振动响应产生影响的原因。 （2）根据现场的工程概况，开展了岩溶塌陷易发区路基的列车振动传播规律现场监测试验，对列车经过路基时，周边环境的振动加速度情况进行监测，结合其频域、时域图，分析了振动传播衰减规律。 （3）利用ABAQUS数值模拟手段，结合研究区情况建立高速列车-无砟轨道-路基地基耦合的三维有限元模型。 （4）利用数值模拟手段，对比列车通过有下伏的土洞岩溶路基和无土洞的健康路基时，路基周围环境的各指标特征情况，选取合适的监测点分布位置，以及反应路基下伏土洞发育状况的监测指标，建立一套路基健康动态监测评估方法。 （5）选取不同埋深、不同半径的土洞进行模拟，根据不同工况的指标特征建立路基内部土洞发育状态评价，模拟不同车速以及双线车辆经过时的不同工况，对该评价指标进行了修正。 |
| 作者： | 魏彦峰 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 白明洲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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