艰险山区高速铁路服役期路基结构健康诊断技术

　　高速铁路服役期路基健康监测与诊断技术对确保高铁线下工程运营安全具有重要的理论意义和工程应用价值。本书结合模型试验、现场试验、数值模拟与理论分析开展系统研究。首先总结归纳山区高速铁路服役期路基病害的类型和成因，其次介绍服役期路基健康监测技术与诊断系统构建原则与方法，然后详细研究服役期路基动力响应演变规律及灾变机理，并在此基础上提出服役期路基结构性状评价指标、标准和预警模型，最后结合现场试验验证所提出的评价指标、标准和预警模型的可行性。本书为高速铁路服役期路基结构健康诊断提供一种新的思路，为保障高速铁路的安全运营提供技术参考，也可为其他交通工程提供借鉴。

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目录
第1章　绪论　1　
1.1　高速铁路路基结构健康诊断的意义　1　
1.2　高速铁路路基结构健康诊断的研究进展　2　
1.3　高速铁路路基结构健康诊断的关键技术问题　2　
第2章　高速铁路服役期路基病害类型及成因　5　
2.1　路基病害类型　5　
2.1.1　路基下沉　5　
2.1.2　路基隆起　10　
2.1.3　轨道结构层间离缝或开裂　11　
2.1.4　翻浆冒泥　14　
2.1.5　边坡失稳　16　
2.1.6　封闭层上拱开裂　19　
2.2　路基病害成因　20　
2.2.1　路基下沉病害成因　21　
2.2.2　路基隆起病害成因　25　
2.2.3　轨道结构层间离缝或开裂病害成因　26　
2.2.4　翻浆冒泥病害成因　28　
2.2.5　边坡失稳病害成因　29　
2.2.6　封闭层上拱开裂病害成因　32　
第3章　高速铁路服役期路基结构健康监测技术　33　
3.1　路基结构健康远程监测系统方案　33　
3.2　路基结构健康监测断面布设原则　34　
3.3　路基结构健康监测参量与监测传感器优选　36　
3.3.1　监测参量概述　36　
3.3.2　监测传感器优选　37　
3.4　高速动态数据采集与无线传输系统研制　40　
3.4.1　系统实现目标与选择标准　41　
3.4.2　不同系统方案特点与比较选取　41　
3.5　路基结构健康监测传感器埋设方法　44　
3.5.1　孔内监测传感器定位埋设装置　44　
3.5.2　路基等模量无收缩封堵混凝土　46　
3.6　沪昆客运专线服役期路基健康无线监测示范区实施　47　
3.6.1　高填方斜坡路堤示范段监测传感器布设　47　
3.6.2　路堑高陡边坡监测示范段监测传感器布设　49　
3.6.3　远程高频数据采集与无线传输系统实施方案　50　
3.6.4　路基健康远程监测系统现场施工　54　
3.6.5　数据采集与无线传输及存储分析系统搭建　61　
第4章　沪昆客运专线服役期路基健康监测与诊断　67　
4.1　远程监测系统概况　67　
4.2　高填方斜坡路基变形演化特征　67　
4.2.1　高填路堤试验段（DK203+725～DK203+775区段）　67　
4.2.2　斜坡路堤试验段（DK235+555～DK235+605.30区段）　69　
4.3　路堑高陡边坡变形演化特征　70　
4.3.1　隧道进口高边坡试验段（DK203+850～DK203+890区段）　70　
4.3.2　路堑高陡边坡试验段（DK272+960～DK272+990区段）　74　
4.4　高速列车动荷载作用下路基动态响应演化特征　77　
4.4.1　高填路堤试验段（DK203+725～DK203+775区段）　77　
4.4.2　斜坡路堤试验段（DK235+555～DK235+605.30区段）　97　
第5章　高速列车荷载作用下路基动力响应规律及灾变过程多尺度分析　115　
5.1　高铁路基动力响应大比例模型激振试验　115　
5.1.1　大比例模型激振试验系统设计　115　
5.1.2　大比例模型激振试验方案　121　
5.1.3　大比例模型激振试验结果　122　
5.2　高铁路基动力响应原位激振试验　130　
5.2.1　原位激振试验装置　130　
5.2.2　原位激振试验方案　131　
5.2.3　原位激振试验结果　133　
5.3　高铁路基动力响应三维数值　148　
5.3.1　高铁路基静动本构模型　148　
5.3.2　黏土动力本构模型　154　
5.3.3　三维数值模拟方法与计算方案　158　
5.3.4　不同动荷载作用下路基动力响应规律　164　
5.4　高铁路基灾变过程多尺度分析　172　
5.4.1　高铁路基灾变过程多尺度分析方法172　
5.4.2　高铁路基灾变过程数值分析方案　173　
5.4.3　高铁路基灾变过程中力学响应变化规律　176　
第6章　高速铁路浸水软化路基动力响应及灾变过程数值模拟　181　
6.1　浸水软化路基动力响应及灾变过程数值模拟　181　
6.1.1　分析模型　181　
6.1.2　数值模拟方案　181　
6.2　浸水软化路基动应力响应规律及变化　183　
6.2.1　正常路基动应力衰减规律　183　
6.2.2　不同软化厚度下路基动应力衰减及变化规律　184　
6.2.3　不同软化层深度下路基动应力衰减及变化规律　187　
6.2.4　不同软化程度下路基动应力衰减及变化规律　190　
6.2.5　浸水软化路基动应力衰减程度　192　
6.3　浸水软化路基加速度响应规律及变化　194　
6.3.1　正常路基加速度衰减规律　194　
6.3.2　不同软化厚度下路基加速度衰减及变化规律　195　
6.3.3　不同软化层深度下路基加速度衰减及变化规律　197　
6.3.4　不同软化程度下路基加速度衰减及变化规律　200　
6.3.5　浸水软化路基加速度衰减程度　203　
6.4　浸水软化路基振动速度响应规律及变化　205　
6.4.1　正常路基振动速度衰减规律　205　
6.4.2　不同软化厚度下路基振动速度衰减及变化规律　206　
6.4.3　不同软化层深度下路基振动速度衰减及变化规律　209　
6.4.4　不同软化程度下路基振动速度衰减及变化规律　212　
6.4.5　浸水软化路基振动速度衰减程度　215　
6.5　浸水软化路基动力参数频域响应规律及变化　216　
6.5.1　路基动应力频域响应规律及变化　216　
6.5.2　路基加速度频域响应规律及变化　222　
6.6　长期列车动荷载下浸水软化路基沉降变形规律　228　
6.6.1　浸水软化路基沉降变形实用计算方法　228　
6.6.2　浸水软化路基沉降变形发展规律　230　
6.6.3　浸水软化路基沉降变形规律　235　
第7章　高速铁路浸水软化路基动力响应及灾变过程现场激振试验　243　
7.1　浸水软化路基现场激振试验设计　243　
7.1.1　现场激振试验模型设计　243　
7.1.2　路基动力响应监测传感器布设　244　
7.1.3　浸水入渗控制系统　246　
7.2　浸水软化路基现场激振模型构建　247　
7.2.1　激振模型填筑　247　
7.2.2　准备工作　247　
7.2.3　填筑施工　247　
7.2.4　花管埋设　248　
7.2.5　试验测试指标　249　
7.2.6　试验路基填筑　249　
7.2.7　激振模型基本物理特性　251　
7.3　正常条件下路基动力响应规律　253　
7.3.1　路基动力响应时程曲线　253　
7.3.2　激振条件路基响应频率和共振频率　257　
7.3.3　路基动力响应在纵向和横向上的变化规律　261　
7.3.4　不同激振频率下路基动应力响应对比　265　
7.3.5　不同振次下路基动力响应　270　
7.4　浸水软化下路基动力响应规律　272　
7.4.1　浸水软化下路基动力响应时程曲线272　
7.4.2　浸水软化下路基幅频曲线　273　
7.4.3　路基上部软化下动力响应　274　
7.4.4　路基上部和中部软化下动力响应　277　
7.4.5　路基全部软化下动力响应　279　
第8章　高速铁路服役期路基结构健康状态评价指标、标准和预警模型及其验证　283　
8.1　高铁路基长期动力稳定性定义　283　
8.2　现有路基结构健康状态评价方法　283　
8.2.1　临界动应力法　283　
8.2.2　有效振速法　284　
8.2.3　动剪应变法　284　
8.2.4　评价方法对比　285　
8.3　服役期路基结构健康状态实用评价指标选取　285　
8.4　服役期路基结构健康状态评价标准　286　
8.4.1　基床动应力衰减率评价标准　287　
8.4.2　表层振动速度衰减比评价标准　288　
8.4.3　频响指数评价标准　289　
8.5　服役期路基结构健康状态诊断技术优化与预警模型　290　
8.5.1　服役期路基结构健康诊断技术　290　
8.5.2　服役期路基结构健康状态预警模型　291　
8.6　服役期路基结构健康状态评价指标、标准和预警模型验证　292　
8.6.1　基床动应力衰减比验证　292　
8.6.2　表层振动速度衰减比验证　293　
8.6.3　频响指数验证　293　
8.6.4　预警模型验证　294　
参考文献　295