软土地基上高速列车运行引起的马赫效应及控制研究

列车运行高速化业已成为国内外铁路建设的必然趋势。高速列车在软土地基上运行产生的马赫效应会诱发轨道和地基的强烈振动，是攸关列车运行安全的重要问题。同时，高速列车运行引起的强振动作用下软土路基产生过大沉降，势必严重降低线路的长期服役性能。本项目通过室内试验揭示循环动荷载作用下软土的动力变化特性；建立列车运行荷载作用下轨道线路（包括钢轨、轨枕等）和地基(包括路堤、下卧层地基)通过轨枕非连续接触的动力耦合分析模型，开发饱和土体两相介质波动方程的2.5维有限元理论和数值求解方法；模拟和重现高速列车运行产生的马赫效应，确定其关键控制参数，揭示轨道线路强振动的产生机理及其在周围地基中的传播特性，提出降低或消除马赫效应的有效工程措施。本项目研究成果不但可预测和分析高速列车运行产生的轨道－地基强振动，保障列车的安全运行和评价列车运行引起的环境振动；而且为提高软土地基上轨道线路的长期服役性能提供技术支撑。