摘要
中国境内因煤矿开采而形成的采空区分布广泛，对高速铁路存在潜在风险。列车运行带来的反复循环荷载可能会进一步破坏本已脆弱的地基，加剧路基变形。针对太焦高速铁路沿线的采空区土体，研究人员使用GDS动态三轴试验装置和可控变量法，研究了波形、循环应力比、有效围压、振动频率及周期等因素对土体动力学特性的影响。研究结果表明，在初期快速变化之后，累积塑性应变和残余孔隙压力比通常会趋于稳定；但在2–3 Hz的频率范围内，这两项指标的值都会显著上升。在所有研究因素中，循环应力比的影响最为显著，它与累积塑性应变及残余孔隙压力比之间存在指数关系，而有效围压则呈现近乎线性的下降趋势。研究人员建立了动态应力-应变曲线模型，并将振动周期的影响引入H-D模型框架中，改进后的模型相比传统H-D模型能更准确地反映实验数据。此外，ABAQUS模拟还表明，列车速度和路基形态会显著影响采空区土体的动态应力分布及垂直位移情况，其中路基切割段的表现更为严重。所优化的本构模型及数值分析结果为在采空区上建设的高速铁路的基础设计、长期稳定性评估及沉降预测提供了理论依据。
