基底脱空条件下重载铁路隧道铺底结构疲劳性能试验研究

王风，刘聪，彭立敏，雷明锋,4，施成华

(1.朔黄铁路发展有限责任公司，北京 100000；2.中南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410075；3.东华理工大学 土木与建筑工程学院，江西 南昌 330105；4.重载铁路工程结构教育部重点实验室，湖南 长沙 410075)

货运列车“重载化”是大幅提升铁路运输效能，降低运输成本的有效途径。美国、澳大利亚等国都在争相发展本国的重载铁路技术。我国铁路部门也在加快推进既有线改造及新建重载铁路布局[1]。然而，工程实际表明，随着列车轴重的提升和运营时间的延长，重载铁路隧道基底病害出现了快速发展的趋势。如朔黄铁路长梁山、水泉湾、大坪等多座隧道相继出现了基底病害问题，其中长梁山隧道病害段重车线一侧的最大沉降达1.5 cm[2]；大秦铁路茶坞工务段内共39座隧道，便有13座产生了基底病害[3]，病害率占比达1/3，特别是该线路上的摩天岭隧道、军都山隧道病害问题尤为严重，普遍存在基底脱空、沉降及翻浆冒泥等病害，最大基底脱空达15 cm，导致了严重晃车问题[4]。为此，广大工程技术人员针对重载铁路隧道基底病害的类型分布、形成原因、力学机理和整治措施等问题开展了系列研究工作。薛继连[5]采用数值模拟的方法，研究了基底欠密实条件下重载铁路隧道仰拱填充层的力学特性，指出：当基底不密实或存在脱空时，隧道底部结构应力激增；30 t轴重列车作用下隧道底部结构将产生疲劳破坏。ZHANG等[6]通过数值分析指出，当基底存在脱空时，列车动力荷载引起隧道底部结构的位移及最大主应力将显著增大，特别是当空洞宽度大于2 m时，100 a内隧道底部结构会产生疲劳破坏。……