针对铁路路堑区域风吹雪灾害问题，采用改进延迟分离涡湍流模型、合成涡方法及欧拉两相流模型，结合网格动态变形技术，实现路堑区域雪粒堆积外形的时程变化提取，并通过试验验证数值模拟的正确性。在此基础上，模拟分析均匀来流和湍流来流2种工况下路堑内流场结构、摩擦速度分布及积雪轮廓变化规律，研究湍流脉动风对高速铁路路堑区域积雪分布的影响。结果表明：2种来流条件下路堑区域迎风侧边坡积雪质量基本一致，但积雪质量增长速率与积雪分布特性存在较大差异；湍流来流延缓了路堑背风侧边坡区域大尺度涡系到涡对的转换，且在道床与背风侧边坡之间产生较强的侵蚀现象，进而降低了背风侧边坡和道床区域的积雪质量；相比于均匀来流工况，120 min时湍流来流工况下的路堑整体积雪质量降低24.8%，其中背风侧边坡区域积雪质量降低40.2%，道床区域积雪质量降低20.6%，迎风侧边坡区域积雪质量基本一致。

哈大高速铁路是世界上第一条高寒地区高速铁路，横跨我国黑龙江、吉林、辽宁三省，从冰城哈尔滨直通海滨城市大连，冬季自然环境恶劣，大风、冻雨、冰雪等自然灾害对铁路行车设备影响较大。通过对高寒地区冬季自然灾害进行分析，总结高速铁路运营中受冬季自然灾害影响的特点，分析高寒地区冬季自然灾害对高速铁路的影响，并针对性提出应对措施，可进一步提高高速铁路应对高寒地区冬季自然灾害的能力，保证高寒地区高速铁路安全运行。

为揭示深季节冻土区高速铁路抗冻胀基床结构的效果和稳定性，确保高速列车在冬季的安全运营，以我国深季节冻土区高速铁路典型抗冻胀基床结构为研究对象，通过现场试验和理论分析相结合的方法，研究深季节冻土区抗冻胀基床结构水热力学行为演变的内在机理，分析深季节冻土区高铁路基工程温度场非对称的一般特征，讨论影响寒区路基工程阴阳坡效应的关键因素。研究结果表明：1)季节冻融层和非冻结层的地温和横向温差随时间推移均呈现正弦规律变化。2)当基床表层和底层温度接近0℃时，对应土层内的未冻水含量迅速减小或增加。3)冻胀主要发生在冻结初期和冻融交替期。同时，融沉的结束时间滞后于冻结层的消失时间。4)不同深度处阴阳肩的温差在全年均大于0℃，影响寒区路基工程阴阳坡效应的主要因素是线路走向和主风向。综上所述，建议深季节冻土区的高速列车在冻结初期和冻融交替期减速行驶。同时，为减弱路基阴阳坡效应引起的横向非均匀变形，路基两侧应采取非对称设计的原则。

以高寒冻融区牡丹江—佳木斯高速铁路沿线典型的路堑工程为研究对象,通过现场试验、数值模拟和理论分析相结合的手段,研究了寒区高速铁路路堑工程温度场随时间演化的一般特性,分析了积雪覆盖对基床水热状态的影响,讨论了影响路堑边坡失稳的因素。结果表明:路堑的冻结过程为自上向下的单向冻结,而融化过程分别为自上向下和从下向上的双向融化;厚积雪覆盖会对基床起到保温作用,有利于降低最大冻结深度,但融雪水的入渗将导致基床产生峰值冻胀或翻浆冒泥病害;寒区边坡的失稳滑塌主要发生在冻融交界面处。为保证深季节冻土区高速铁路的长期服役性能,建议在基床表层铺设防渗吸热材料(沥青混凝土封闭层)来控制基床的总冻胀量。

为确保深季节冻土湿地地区高速铁路的安全平稳运营,新建哈尔滨至齐齐哈尔客运专线采用无砟轨道设计,且该线路穿越国家扎龙湿地自然保护区。由于其保护区水量丰富,冬季严寒漫长,路基冻胀融沉病害的发生频次较高。因此,本文结合哈齐客运专线HQTJ-5标抗冻胀路基填料的施工,研究影响路基冻胀大小的主要因素及抗冻胀填料的施工关键技术,以期确保深季节冻土湿地地区路基的冻融变形和工后沉降满足施工要求,为未来寒区高速铁路的高效安全建设提供技术指导。

高寒地区高速铁路路基普遍存在冻胀问题,路基冻胀变形威胁到高速铁路运行安全。本文结合东北某高速铁路路基冻胀变形案例,阐述了人工水准监测和自动化监测的应用方法、指标要求和监测要点。验证人工水准监测和自动化监测相结合的方法可以有效地对高寒地区高速铁路路基冻胀变形进行监测。

文中分析了我国季节冻土区高铁路基冻胀机理及规律,现有高铁路基冻胀危害以及防冻害措施,并提出未来研究面临的主要问题。

为了研究在列车荷载作用下季节性冻土区桥墩和周围不同场地的振动特性,选取哈大高速铁路沿线桥墩及周围场地进行现场振动测试,利用经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)法和相关性分析方法对测试数据进行了滤波处理,并从时域和频域对振动信号进行分析。建立桥墩-桩基-周围场地有限元模型分析了桥墩右侧堆积填土的弹性模量和几何参数变化对振动传播的影响。研究结果表明:在列车荷载作用下桥墩与周围场地的振动特性明显不同,场地对振动有放大作用;桥墩和周围场地的振动频率集中在10～80 Hz,主频在35 Hz左右,这与列车轴重作用的频率一致;桥墩右侧堆积填土使其两侧的振动传播特性不同,堆积填土侧的振动加速度峰值大于未填土侧,堆积填土的弹性模量和几何参数变化使得地面不同位置的振动强度明显不同。

哈大和哈齐铁路是季节冻土地区高速铁路无砟轨道路基冻胀变形控制方面非常具有代表性的工程,本文通过对两个项目防冻胀设计措施、变形监测结果及相关研究成果的介绍,阐述了对路基防冻结构、防冻层厚度、防冻填料技术要求、路基冻胀变形发展规律等的认识:(1)混凝土基床是特殊条件下的路基防冻解决方案,一般应满足地下水位较高或常年积水且不具备降排水条件的低路堤地段;(2)季节冻土地区采用填料填筑的路基会发生冻胀变形,防冻层填料满足一定要求前提下,冻胀变形不会影响线路平顺性,可以保证高速铁路安全平稳运营;(3)冻胀变形小于4 mm的百分比随着时间的推移逐渐增加是东北地区各条高速铁路路基冻胀变形的共同特点,说明路基抗冻胀变形能力的稳定需要一定的时间;(4)反复出现的大的冻胀变形往往是填料细颗粒含量超标较多或者明显排水不畅的地段。施工期通过变形监测及时发现可能形成冻害的隐患并进行治理是非常重要的。

哈大高铁是世界上首条投入运营的新建高寒季节性冻土地区高速铁路。通过对哈大高铁路基冻胀监测数据综合分析,研究了路基冻胀发展变化规律,结果表明:路基冻胀发展包括初始波动、快速发展、稳定维持和融化回落期4个阶段,最大冻结深度普遍大于标准冻深;冻胀变形总体可控并趋于稳定,冻胀变形主要集中在表层级配碎石层,较高的路基含水率加剧了冻胀变形。建议后续路基冻胀防治应对设计冻深根据填料类别等因素进行修正,采用路基基床级配碎石掺水泥不冻胀整体结构,将冻胀观测结果作为沉降评估的重要依据。