高速鐵路車輛、軌道、層狀路基系統(tǒng)作為一個(gè)緊密耦合的體系在列車荷載作用下產(chǎn)生振動(dòng)響應(yīng)，路基的動(dòng)力穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)道路結(jié)構(gòu)服役壽命及列車的安全運(yùn)營至關(guān)重要。

　　武漢巖土所路基工程學(xué)科方向組科研人員通過引入Bishop有效應(yīng)力公式，在飽和土體的Biot波動(dòng)理論的基礎(chǔ)上建立了能考慮土體固-液-氣三相耦合的非飽和路基動(dòng)力學(xué)模型。將此非飽和路基模型與道砟，及由鐵軌、枕木組成的軌道模型耦合，最終建立了完整的高速鐵路路基系統(tǒng)模型，通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和已有飽和路基模型驗(yàn)證了該模型的有效性。全面討論了路基土體飽和度、列車速度和土體滲透系數(shù)對(duì)高速鐵路系統(tǒng)振動(dòng)位移、加速度以及孔隙壓力的影響。研究發(fā)現(xiàn)，路基土體飽和度對(duì)整體響應(yīng)的幅值和頻譜分布有較大影響。當(dāng)土體飽和度較低時(shí)，土體滲透系數(shù)對(duì)整體動(dòng)力響應(yīng)影響較小，非飽和路基的性質(zhì)接近于彈性模型；而當(dāng)飽和度較高時(shí)路基的非飽和特性更加明顯，土體滲透系數(shù)增加會(huì)引起豎向位移的顯著增大，因此路基的非飽和特性在高速鐵路動(dòng)力穩(wěn)定性研究時(shí)十分重要。 

　　上述研究獲得了國家自然科學(xué)基金（41672312, 41972294）和湖北省杰出青年基金（2017CFA056）的聯(lián)合資助，相關(guān)成果“A Semi-analytical Solution for Dynamic Responses of Railway Track System on Unsaturated Poroelastic Half-space Subjected to A Moving Train Load”發(fā)表在International Journal of Geomechanics上。 

　　論文鏈接：https://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%29GM.1943-5622.0001955 

圖1 高速鐵路車輛-軌道-非飽和路基系統(tǒng)模型圖 

圖2 土體飽和度對(duì)路基頂部豎向位移的影響 

圖3 土體飽和度對(duì)路基頂部豎向位移頻譜分布的影響 

圖4 不同土體飽和度下滲透系數(shù)對(duì)路基豎向位移的影響 

　　（文/圖 路基工程組）