列车动载-水力耦合作用下铁路隧道道床隆起机理多尺度模拟与整治对策研究.pdfVIP

第45卷，第5期中国铁道科学V01．45No．5

2024年9月CHINARAII。WAYSCIENCE

文章编号：lOOl一4632(2024)05一0110—13

引用格式：阳军生，陈建伟，谢亦朋，等．列车动载一水力耦合作用下铁路隧道道床隆起机理多尺度模拟与整治对策研究[J]．中

国铁道科学，2024，45(5)：110一122．

citation：YANGa1．Multi-ScaleSimulationandRemediationfOrthe

Jianwei，XIEStrategies

Junsheng，CHENYipeng，et

MechanismofHeaVeonTunnelBedunderTrainI。oadandscience，

RailwayDynamicHydraulicCoupling[J]．ChinaRailway

2024，45(5)：110—122．

列车动载一水力耦合作用下铁路隧道道床隆起机理

多尺度模拟与整治对策研究

阳军生1一，陈建伟1，谢亦朋1，张聪3，林梦君4

(1．中南大学土木工程学院，湖南长沙410075；

2．中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室，湖南长沙410075；

3．中南林业科技大学土木r『二程学院，湖南长沙410004；

4．中铁十二局集团有限公司，山西太原030024)

摘要：某高原铁路隧道穿越富水燕山期闪长岩断层带段引发道床出现隆起，对轨道平顺性影响极大。为揭

示列车动载一水力耦合作用下铁路隧道道床隆起的宏一细观驱动机制，在考虑隧底结构可能面临的列车动载一水力

耦合条件下，提出1种多尺度数值分析方法。结果表明：在6s的列车动载和地下水耦合作用下，隧底虚渣孔隙

率由0．4逐渐增大至O．7，地下水水头高度由50m升高至100m，隧底孑L隙水压力增加141％，隆起位移增加

212％；虚渣孑L隙率保持不变时，隧底孔隙水压力增长率与水头高度的增长率保持相同，但虚渣孔隙率增大也会

导致隧底孑L隙水压力升高，加剧隆起病害；采取“钻孔泄压、注浆固结”整治措施后，隧底孔隙水压力峰值降低

79．7％，隆起位移峰值降低至0．08mm，隆起病害得到显著改善。多尺度数值分析方法可为类似病害整治研究提

供参考。

关键词：铁路隧道；列车动载；地下水；流固耦合；道床隆起病害；多尺度模拟

中图分类号：U459．1文献标识码：Aissn．1001—4632．2024．0511

doi：10．3969／j

我国铁路隧道数目日益增长，铁路隧道底部结者们主要从高地应力角度对隧道底部隆起机理进行

构隆起变形、结构失稳等病害也时有发生。对于运研究，此外，还有学者探讨了地下水对隧道底部隆

营铁路隧道而言，一旦发生隧道底部隆起病害，将起的影响。李林毅等’4‘1采用3D打印技术，构建

严重影响轨道平顺性，导致轨道变形移位，致使线典型案例的高铁隧道模型及排水设施，开展隧道底

路限速甚至停运，造成不良社会影响。部隆起的可视化模型试验，研究隧道排水量、结构

目前，针对铁路隧道底部结构隆起问题，国内外水压力和结构位移的变化规律。Fang等【6】基于

外学者已经开展一系列研究。肖小文等【11分析了模型试验和数值模拟，研究岩溶地区运营铁路隧道

高地应力作用下缓倾互层岩体无砟轨道底部隆起的仰拱结构隆起