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高速铁路路基沉降过程受诸多因素影响,不仅与路基内部结构有关,如填筑高度、填筑材料、地基基础等,而且与外部因素也有关,如加载方式、外部荷载、路基排水等。已建和在建高铁的反馈信息表明,高速铁路路基沉降变形已经是制约列车运行速度的重要因素。路基沉降变形若不有效控制,将直接影响列车运行的平顺和稳定,增加后期运营期的养护维修费用和困难,甚至降低列车运行速度,给高速铁路带来了较为严重后果。因此,对高速铁路路基沉降的预测分析显得非常重要。 目前在高速铁路路基沉降预测中广泛运用的模型有:规范双曲线法、修正双曲线法、三点法、指数曲线法、Asaoka法、Verhulst法、遗传算法双曲线、灰色系统GM(1,1)算法等。 高速铁路路基沉降过程具有复杂性、不确定性,现有的沉降预测模型都存在一定的局限性。针对高速铁路路基沉降预测模型存在的问题,本文以沪昆客专湖南段路基沉降监测资料为基础,对高速铁路路基沉降数据特征和沉降变形机理进行较为深入系统的研究,获得如下创新性研究成果: 1)收集并整理沪昆客专湖南段2009年~2014年路基沉降评估资料(包括路基断面设计、填筑材料、填筑方式、地质情况、沉降观测数据等)。将这些资料分类整理,得出路基沉降随加载方式不同的沉降曲线特征,并把沉降曲线特征进行总结归纳后分为四类。 2)分析目前路基沉降预测方法的特点、优缺点、适用范围,提出基于指数函数的两种新的沉降预测方法,分别是修正DoesResop模型、修正BiDoesResop模型。 3)选择典型路基断面为研究对象,对指数曲线与修正 DoesResop模型、修正BiDoesResop模型进行曲线拟合分析,结果表明,修正 DoesResop模型、修正BiDoesResop模型具有一定的理论基础、拟合精度高、适应性强,对高速铁路路基工后沉降预测具有很好的指导作用。 4)总结高速铁路沉降预测方法,建立高速铁路沉降评估系统,将单点沉降预测与区段评估相结合,通过多种方法、多个角度对高速铁路线下工程沉降进行预测分析。