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地下水开采对高速铁路无砟轨道桩板结构路基沉降及行车安全的影响研究
| 论文题名： | 地下水开采对高速铁路无砟轨道桩板结构路基沉降及行车安全的影响研究 |
| 关键词： | 高速铁路;无砟轨道;桩板结构;地下水开采;路基沉降;行车安全 |
| 摘要： | 为了满足农业或工业用水的需要，在高速铁路沿线大量开采地下水的现象越来越普遍，而长期、大量开采地下水将导致地基土的压密沉降，从而引起高铁路基的变形，反映在轨道上则是引起轨面不平顺，加剧轮轨作用，甚至直接威胁高速列车运行安全。本文在深入调研文献的基础上，选取高速铁路常见的路基结构形式——桩板结构路基，建立了抽水引起桩板结构路基变形的流固耦合模型和高速车辆—无砟轨道—桩板结构路基耦合动力学模型，并通过编程，将流固耦合模型中计算得到的轨道不平顺导入动力学模型，深入研究了高速铁路附近地下水开采对线路变形和行车安全的影响，具体如下: (1)研究了抽水条件下轨道和桩板结构路基的变形规律。结果表明:轨道和路基各层的横、垂向位移均呈现出“中间大，两头小”的特点;由于桩体对轨道和承载板的垂向支承作用以及对路基的加固作用，各层垂向位移在桩顶位置处较小，在承载板位置处较大。 (2)研究了不同路基结构形式、不同抽水井与路基间距、不同抽水量条件对轨道桩板结构路基变形的影响。结果表明:抽水井与路基间距、抽水量对轨道和桩板结构路基变形的影响均非常显著;与未加固的路基相比，桩板结构路基抵抗线路横向变形和垂向变形的效果非常明显，这主要是由于桩板结构整体刚度较大，且桩体直接打入基岩。 (3)当抽水井与路基间距为200m，抽水量为3000m3/d时，分别对比分析了地下水开采前后行车安全性指标、轨道和桩板结构路基动力响应随车速和轴重的变化。结果表明:不同车速、轴重的高铁车辆经过该地下水开采路段时都能保证较高的安全性和平稳性，且在轮轨力满足要求的前提下，降低车速和增大轴重可以使车辆的运行更加安全平稳。 (4)对比分析了不同抽水条件下的轨道不平顺对行车安全性指标、轨道和桩板结构路基动力响应的影响。结果表明:抽水井与路基间距对车辆运行安全性的影响最为显著，当抽水井与路基间距为50m时，车辆运行的安全性和稳定性已经不能得到保证;当抽水井与路基间距为200m时，抽水量的大小对行车安全性指标、轨道和桩板结构路基动力响应的影响并不明显，其原因在于，抽水量变化引起的轨道不平顺幅值变化相对于沪杭提速线实测不平顺幅值来说比较小，叠加后的不平顺幅值差别也不大。 |
| 作者： | 黄路炜 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 肖宏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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