重载列车提速下弱膨胀土铁路路基状态监测及安全评价案例分析

摘要

随着中国国家综合立体交通网建设加速推进，列车重载和提速已经成为发展的必然趋势，但重载列车提速下弱膨胀土铁路路基往往出现病害增多且整修频率增大的问题．本文以某重载铁路路基病害防治工程为例，选取了具有代表性的弱膨胀土路基病害路段K506和K548，开展了沉降、水平位移、土压力和加速度的现场监测，分析了各监测指标的变化规律；利用层次分析法（AHP）和反向传播（BP）神经网络建立了弱膨胀土路基安全评价模型，系统评价了重载列车提速下既有线弱膨胀土铁路路基病害等级．研究结果表明，针对沉降变形，K506、K548断面均呈现出蠕动变形、稳定变形和加速变形3阶段演化特征：在蠕动变形阶段，沉降变形呈现增长缓慢但持续加剧的趋势；进入稳定变形阶段后，K506和K548断面处沉降量分别保持8.57×10^-2mm/d和5.00×10^-2mm/d的恒定沉降速率进行增长；在加速变形阶段，沉降量骤增，两断面平均沉降增长速率均突增．对于水平位移，K506断面演化规律与沉降变化规律类似，同样呈现出3阶段演化特征，但K548断面水平位移并没有呈现3阶段发展趋势，而是随着时间的延长呈现出先增大后稳定的发展趋势．土压力值前期增长速度快，列车动载效应沿路基横断面呈径向衰减趋势．对于路基振动加速度值，两断面在监测150 d时的加速度值均远大于监测30 d时的对应值．基于AHP，构建重载列车提速下的弱膨胀土铁路路基安全评价指标体系，确定了4个准则层1级指标和20个2级指标，其中列车荷载与降雨强度权重最大且均为0.113 90，排水有效性权重最小为0.008 00．结合BP神经网络方法预测了K506和K548的路基病害等级均为较严重，与专家评价结果保持一致，证明该方法可应用于弱膨胀土铁路路基安全评价.

关键词

重载列车提速 / 安全评价 / 现场监测 / 弱膨胀土 / 反向传播神经网络 / 重载铁路