1、高速鐵路路基的設(shè)計(jì)使用年限為100年。在服役壽命里，路基經(jīng)受著交通荷載與氣候的雙重影響，在強(qiáng)度、剛度、累積變形、水分運(yùn)移方面提升路基服役性能，是保障路基正常運(yùn)營(yíng)的必要條件。近年來(lái)，雖然高速鐵路在我國(guó)迅速發(fā)展，但其應(yīng)用仍存在兩個(gè)問(wèn)題:路基設(shè)計(jì)建造階段細(xì)土改良的控制技術(shù)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段水害的防護(hù)措施。
本文針對(duì)以上兩個(gè)技術(shù)問(wèn)題，從單元體試驗(yàn)（含微觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)）、全比尺物理模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬三個(gè)方面，研究了高速鐵路路基力學(xué)性能及水分運(yùn)移
2、規(guī)律，為改善高鐵路基應(yīng)用提供了一定的技術(shù)支撐，開(kāi)展的主要研究工作如下:
(1)單元體試驗(yàn)。基于C組細(xì)土填料中增加粗土顆粒的物理改良方法，制備了6種不同粗顆粒體積分?jǐn)?shù)fv的混合土體，通過(guò)CT掃描試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了粗顆粒含量對(duì)土體結(jié)構(gòu)改變的影響。通過(guò)靜、動(dòng)三軸試驗(yàn)，研究了粗顆粒含量對(duì)土體靜剪切強(qiáng)度、動(dòng)荷載下永久變形、回彈模量和阻尼比等力學(xué)參數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)了特征粗顆粒體積分?jǐn)?shù)fv-cha，該值與CT試驗(yàn)結(jié)果對(duì)應(yīng):當(dāng)fv≤fv-cha時(shí)，土
3、體力學(xué)性能受細(xì)顆粒控制，而當(dāng)fv＞ fv-cha時(shí)，土體力學(xué)性能則受粗顆?？刂?。
(2)全比尺物理模型試驗(yàn)。設(shè)計(jì)建造了高速鐵路板式軌道-格柵加筋樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基全比尺物理模型，研究了極端氣候條件下，不同水位和長(zhǎng)期動(dòng)荷載加載對(duì)路基內(nèi)部含水量、土壓力、變形的影響。試驗(yàn)分為水位上升、高水位加載、水位下降、低水位加載4個(gè)步驟。研究表明，在樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基中，動(dòng)土壓力受“土拱效應(yīng)”影響，且隨著水位上升和加載進(jìn)行，該影響更加明顯，在一定振次后，該
4、影響趨于穩(wěn)定。水位上升后，路基整體累積沉降由水位下方飽和區(qū)域控制，而水位上方非飽和區(qū)域累積沉降較小。由于樁帽與樁間土剛度差異，路基內(nèi)部累積沉降呈“拋物線”式分布，即樁間土上方沉降較大，樁帽上方沉降較小。
(3)數(shù)值模擬。建立了高鐵路基數(shù)值模型，考慮了混凝土底座邊緣出現(xiàn)裂縫（降雨入滲邊界）情況，研究了正常降雨條件下，基床底層壓實(shí)度和細(xì)顆粒含量對(duì)高鐵路基內(nèi)部水分運(yùn)移規(guī)律的影響。研究表明，在3年計(jì)算周期后，路基內(nèi)部出現(xiàn)“水囊”，“水
