陳舒陽，曹祿來，姚永勝

基于工程易損性災變論的高鐵路基服役狀態(tài)評價

陳舒陽1, 2，曹祿來3，姚永勝1, 4

(1. 中南林業(yè)科技大學 土木工程學院，湖南 長沙 410004；2. 高速鐵路建造技術國家工程實驗室，湖南 長沙 410075；3. 中國建筑第五工程局有限公司，湖南 長沙 410004；4. 香港科技大學 土木與環(huán)境工程系，香港 999077)

傳統(tǒng)鐵路路基狀態(tài)評估的有損檢測不宜用于高鐵無砟軌道，而以軌檢車為代表的無損檢測物理意義不明確，難以定性路基病害或預測其變化趨勢。鑒于高鐵路基易受工后沉降及運營環(huán)境等多因素影響，類似于工程承災模型，故以災變論為基礎，引入工程易損性理念。分別將運營環(huán)境與路基自身屬性類比為致災體、承災體，將常規(guī)軌檢車動檢與工后沉降監(jiān)測、外部運營環(huán)境調查相結合，采用可拓物元分析法為計算模型，提出高鐵路基服役狀態(tài)評價新方法，并依托滬寧城際鐵路典型區(qū)段展開實例分析。研究結果表明：引入工程易損性理念后，實現了基于統(tǒng)計學意義、工學機理與工程地質環(huán)境的高鐵路基狀態(tài)“三位一體”綜合評判，有助于反映其瞬時性狀、病害成因及發(fā)展趨勢，較傳統(tǒng)方法更為全面合理。該方法可為高鐵路基服役狀態(tài)的提前預判與及時響應，以及鐵路部門運營方案調整及養(yǎng)護維修等提供理論支撐。

高鐵路基；服役狀態(tài)；工程易損性；工后沉降；軌道質量指數

我國鐵路路基狀態(tài)評估于既有線提速改造時期被提出[1?2]，以滿足路基強度、變形及養(yǎng)護維修在更高速度下的要求。早期主要采用靜力及動力觸探、貫入試驗、電測法、核子密度濕度測試等有損檢測方法，缺點在于會干擾行車且僅能反映局部問題[3?5]。后期借鑒發(fā)達國家經驗，引入了波速法、軌檢車、車載雷達等無損檢測[6?9]，并可快速檢測路基全線狀態(tài)?？傮w上，鐵路路基狀態(tài)評估檢測研究經歷了從無到有，從有損到無損，從單指標到多指標考察的發(fā)展過程[10?13]。而對我國高速鐵路，由于使用封閉式無砟軌道，故有損路基檢測手段應用受限，目前多依賴于軌檢車為主的無損檢測。但問題在于，其檢測結果TQI(軌道質量指數Track Quality Index)僅是對軌道幾何狀態(tài)的標準差統(tǒng)計，難以與路基關鍵物理力學參數相對應，加之檢測受外界干擾大，隨機性強，無法對病害定性或預測其發(fā)展趨勢，故單獨采用TQI評定路基狀態(tài)存在缺陷[14?15]。由于在高鐵長期運營中，路基服役狀態(tài)會受到沉降變形、地基結構等自身因素，以及地質條件、周邊人類活動等運營環(huán)境因素的綜合影響，導致路基的瞬時狀態(tài)、變化原因、發(fā)展趨勢等差異顯著，類似于工程承災模型。鑒于此，本文考慮引入課題組提出的針對工程地質防災研究的“工程易損性[16?17]”理念。其作為一種非工程措施，由于可以全面反映內因(承災體)與外因(致災體)對于基礎設施的潛在影響，通過迅速響應與提前預判指導防災減災，近年來得到廣泛應用。參照工程易損性的定義[17]，本文將高鐵路基服役狀態(tài)定義為：“在運營環(huán)境影響下，高鐵路基因類型、材料、地基、維護等自身特性差異，導致路基結構與使用功能的潛在損失程度，及恢復正常的難易程度?！庇纱耍跒淖兡Ｐ?，將運營外部環(huán)境類比為“致災體”，工程自身特性類比為“承災體”。通過綜合評判軌面幾何形態(tài)、工學機理、工程地質環(huán)境對高鐵路基的影響，為其服役狀態(tài)的提前預判、準確定性與及時響應提供支持。

1 評價指標體系與取值

1.1 評價指標的選取原則

1) 外界擾動影響：類致災體屬性A1

高速鐵路作為長條狀的工程結構物，需要跨越狹長的地理空間，會遇到多種復雜氣象條件、地質構造，途徑區(qū)域的人口密度不均勻也會使工農業(yè)生產的影響差異顯著。由此，高鐵運營過程中，路基結構容易遭受諸如區(qū)域沉降、臨近工程基坑開挖、降水浸泡、地面塌陷、地質災害等諸多外界因素的影響，導致路基工程結構或使用功能受損[16?17]。由于外界擾動因素獨立于遭受潛在危害(基礎設施高速鐵路路基)之外，即與地質災害中的“致災體”性質類似。由此，本文以“類致災體屬性”定義外界擾動因素，主要分為以下各項內容：

工程地質B1(不良地質現象C1，天然地基種類C2，地形地貌特征C3)；

人類活動B2(緊臨運營線路C4，臨近基坑施工C5，農林礦冶生產C6)；

水文氣象B3(年平均降水量C7，極端氣候情況C8，地下水位變化C9)。

2) 自身特性影響：類承災體屬性A2

廣義上的高鐵路基，除包含最常見的填方路堤外，還存在挖方路塹、半填半挖路基、過渡段(路基~橋梁、路基~隧道、路塹~路堤等)及站場路基等多種形式，設計施工養(yǎng)護均差異顯著，導致強度、剛度、耐久度等均不同。故基于木桶效應，任一種路基結構形式都可能成為制約高鐵路基服役狀態(tài)的短板。高鐵路基遭受外界擾動影響時，因自身結構、材料、工程地質條件、施工維護的差異，其結構質量和使用功能的潛在損失、恢復正常的難易程度均不同。該特性與工程易損性理念中的“承災體”性質類似，故本文以“類承災體屬性”定義高鐵路基自身特性對其服役狀態(tài)的影響，并分為以下各項內容：

結構質量B4(工后沉降控制C10，路基結構形式C11，地基處理方式C12)；

使用功能B5(上座率平均值C13，列車正點率值C14，運營平順檢測C15)；

養(yǎng)護維修B6(維修作業(yè)方式C16，排水設施情況C17，現場病害監(jiān)測C18)。

1.2 指標體系與取值范圍

由以上評價因子及從屬關系，形成本文3級評價指標體系，共3個層次：目標層(E)、準則層(A+B)和指標層(C)。其中，目標層為引入工程易損性理念下的高鐵路基服役狀態(tài)，是整個評價系統(tǒng)的最終目標；準則層為“類致災體屬性A1，類承災體屬性A2”2項1級評價因子，及其各自包含的“工程地質B1，人類活動B2，水文氣象B3”與“結構質量B4，使用功能B5，養(yǎng)護維修B6”6項2級評價因子；指標層則針對準則層各因子的影響因素逐個分析，細分為18項3級評價因子，指標體系層次結構如圖1所示，各指標取值范圍如表1、表2所示。

圖1 評價指標體系圖

在3級評價因子中，針對類致災體屬性與類承災體屬性在評判標準上，存在各自數值、性質表達上的差異，故采用定量分析加定性描述的方式，通過統(tǒng)計歸納高鐵路基設計施工、運營養(yǎng)護、應急搶修等規(guī)范及研究成果，綜合確定各指標取值范圍如表1[16?17]和表2[15, 20]所示。其中，為便于統(tǒng)一定量計算，對于無明確數值的定性指標，本文采取(0,5)區(qū)間對定性指標進行定量化，即(0,1)代表等級為“優(yōu)秀”，以此類推，(4,5)則代表等級為“惡劣”。對無明確數值的指標，取該區(qū)間中間值，例如落入在(0,1)范內則取0.5。

表1 類致災體因素A1的評價因子取值范圍

表2 類承災體因素A2的評價因子取值范圍

2 評價計算模型與權重

2.1 基于可拓物元法的計算模型

考慮到本文包含大量定性指標，其數值表達可借鑒的規(guī)范標準較少，指標取值不確定性較大，故采用更適合于分析指標從屬關系的可拓物元分析法[17]作為評價模型。

1) 建立指標集

指標集是影響對象的各種指標所組成的一個普通集合。本文是3級評價，即：

2) 建立備擇集

備擇集是評價對象可能做出的各種總評價結果所組成的集合。通常用表示，即：

=(優(yōu)秀，良好，中等，較差，惡劣) (3)

3) 計算關聯(lián)度

待評指標集中各指標C關于備擇集各等級V的關聯(lián)度K(c)，所用的關聯(lián)函數計算公式如式(4)所示。

其中：c為第個(1,2,3,…,18)3級指標的取值；C為第個指標屬于第個(1,2,…,5)等級的范圍，|C|=b?a，a與b分別為第個指標在第個等級的基礎因子值；C為第個指標的取值范圍，a與b分別為第個指標取值的下限和上限。

4) 可拓物元計算確定路基狀態(tài)等級

根據上述求得的關聯(lián)函數值[18]，待評2級指標關于第個路基狀態(tài)等級V(1,2,…,5)的關聯(lián)度，按下式計算，以2級指標3為例：

式中：w為各3級評價指標的權重。若有：

則評定得出該2級指標下對應的路基狀態(tài)等級。2級指標2和3的等級同理可得。由此，確定1級指標1的工程易損性等級，即：

式中：w為各2級指標權重。

表3 各級指標權重

2.2 基于層次分析法的指標權重

本文基于層次分析法，通過判斷標度，兩兩比較各因素間重要度，并以數值形式表示。根據T.L.Saaty的1-9標度法[17]對各因素打分，建立指標因子判別矩陣，在判別矩陣隨機一致性滿足要求的情況下，得到各2級和3級指標權重(表3)。

3 工程實例應用

3.1 工程概況與調查

1) 研究區(qū)高鐵工程概況

滬寧城際高速鐵路位于上海市、江蘇省境內，正線全長300.2 km，設計時速350 km/h，正線全部采用無砟軌道，線間距4.8 m，最小曲線半徑2 200 m，最大坡度20‰，到發(fā)線有效長650 m。全線設置上海、蘇州、無錫、常州、鎮(zhèn)江、南京等21個車站，路基工程占比33.6%，在我國已建成通車的高速鐵路中路基比例最高。該工程地處長江下游平原、太湖沖擊平原，湖泊密布、河谷縱橫，為亞熱帶季風氣候，全年降水量大，臺風、暴雨等極端天氣事件頻發(fā)。全線途徑地區(qū)多為深厚軟土地基，主要采用樁筏、樁網復合地基等處理方式，建設工期僅19個月。工程周邊地區(qū)人口密度極高，地表開挖、地下水開采、深基坑施工等人類工程活動影響頻繁。開通運營后，滬寧城際高鐵成為我國上座率最高的無砟軌道高速鐵路，在世博會召開期間與上海自貿區(qū)建設過程中，為長三角地區(qū)交通、物流發(fā)展起了關鍵推動作用。

2) 現場調查與數據獲取

①常規(guī)軌檢車動態(tài)監(jiān)測

基于連續(xù)22期滬寧城際全線軌檢車動檢數據(如圖2)，集中在K81，K147，K165，K235，K263，K298等路基段軌道平順性較差(TQI＞5)。此外，雖在部分橋隧及道岔區(qū)也發(fā)現TQI超限工況(如K151為橋梁段，TQImax=11.2)，但考慮到橋隧、涵洞及道岔區(qū)在沉降、病害機理方面均與普通路基不同，且本文以高鐵路基為對象，故暫不討論其他結構形式。在實際運營中，鐵路部門主要依據TQI異常情況，判定路基狀態(tài)并制定補強施工措施。然而，路基服役狀態(tài)除反映軌道幾何形態(tài)變化外，還需研究病害機理與工程地質環(huán)境。而TQI動檢因其易操作性，目前更適宜以高鐵路基狀態(tài)常規(guī)檢測方法，作為初步篩選手段。

圖2 全線軌檢車動檢數據統(tǒng)計

②全線工后沉降監(jiān)測

由連續(xù)2期滬寧城際全線縱斷面工后沉降監(jiān)測曲線(如圖3)，高鐵路基在K81，K230，K235，K238，K266，K279等區(qū)段沉降超限(≥15 mm)。然而對比軌檢車數據，僅部分區(qū)段TQI＞5，且異常幅度不及K263，K298等區(qū)段，即出現TQI異常與沉降超限區(qū)間不完全吻合的現象。這表明TQI異常并不全因工后沉降超限所致，反之工后沉降超限也未必直接表現為TQI異常。因此，若僅參考TQI異常情況，采取“異常→維修→限速”或“正?！恍蕖幌匏佟钡倪\營方案，則既不足以保證安全，也可能干擾正常運輸秩序，造成資源浪費。而若以機械性的增加工后沉降為依據，又會產生雙重控制標準，導致決策難度增大。這進一步說明需考慮多因素影響并得出收斂結果，而引入工程易損性正是一種有效途徑。

③地質雷達下部結構探查

在檢出TQI異?；虺两党薜那闆r下，進一步通過地質雷達[18]無損檢測進行下部結構局部探查，以反射率因子(dBZ)所表征的雷達回波強度反映下部結構密實程度(如圖4)，確定地層條件及路基下部結構是否存在掏蝕、空洞等情況，并以此作為施工補強的依據。經調查發(fā)現，滬寧城際高鐵存在以下幾類典型工況：

1) 以K235區(qū)段為代表，TQImax=6.6，且超限達16次，工后沉降29.6 mm，經地質雷達檢測，顯示下部結構掏蝕較嚴重，現場調研后發(fā)現周邊存在居民抽水及地下溶洞影響。后期經花管注漿與旋噴樁支護的補強施工，路基下沉得到控制，最近幾期TQI值回落到正常區(qū)間。

圖3 全線縱斷面沉降監(jiān)測曲線

圖4 雷達檢測路基下部結構示意圖

2) 以K263區(qū)段為代表，TQImax=9.1，但超限僅1次，工后沉降6.6 mm，經地質雷達檢測，顯示下部結構基本飽滿。經查詢氣象資料，推斷TQI值在當時檢測年份的8月出現大幅異?？赡芘c臺風登陸天氣有關，而在其余時間的運營中，TQI值基本維持在低水平且波動較小。

3) 以K298區(qū)段為代表，TQImax=9.6且超限11次，工后沉降2.3 mm，經地質雷達檢測，顯示下部右側有明顯空洞。經現場調查，該段受線路北側地鐵基坑施工影響，出現路基土體向一側明顯傾斜的現象。后經旋噴樁水泥土隔滲墻施工補強后，基本得到控制，TQI檢測趨于正常。

4) 以K147區(qū)段為代表，TQImax=4.9，工后沉降15.5 mm，經地質雷達檢測，顯示路基下部兩側肩部存在波形雜亂現象。經調查，該段為挖方路塹且兩側邊坡較高，發(fā)生過路塹邊坡溜坍病害；工后沉降超限的原因分析為該區(qū)段所處太湖流域的區(qū)域沉降普遍較大，但相鄰區(qū)域的差異沉降小，由此反映在TQI上波動不明顯。

④典型區(qū)段現場調查

除依據各類無損、有損檢測設備獲取數據的技術檢測手段外，鐵路部門的日常統(tǒng)計、維護數據，及現場鐵路工程師提供的書面記錄等技術性手段、管理機制也可作為重要的參考資料。由此，針對滬寧城際鐵路選取10個典型路基區(qū)段，本文開展了共計18項指標的現場調查。其中，以K235和K263為代表區(qū)段(其余8區(qū)段的調查方法相同)，調查結果如表4所示。

表4 典型路基區(qū)段現場調查表

3.2 評價結果與討論

1) 路基狀態(tài)評價結果

依據現場調查結果(如表4)確定各指標取值后，結合各指標權重值，并根據評價計算模型中算式(1)~(8)，計算得10個典型路基區(qū)段的路基服役狀態(tài)評價結果(如表5)。

同時，為體現本文評價結果與傳統(tǒng)評價標準的差異，以傳統(tǒng)方法常用的單純TQI評級結果為例進行數據對比，本文結果、傳統(tǒng)評級及變化情況如表5所示。

表5 路基服役狀態(tài)評價結果及與TQI評級對比

2) 評價結果的相關討論

本文評價結果與以往的單純TQI評級相比，既有與之相同，也有提升或降低的情況，并無線性單調增/減關系。經調查分析，本文評價結果產生分化的原因主要在于：

①軌檢車動檢主要反映軌道幾何狀態(tài)，物理意義不明確，無法體現土體物理力學性質及運營環(huán)境的差異；②TQI超限并非由工后沉降超限導致路基變形而引起，可能與極端氣象條件等其他因素相關；③工后沉降超限可能與區(qū)域沉降相關，或軌道在日常維護中進行過扣件調整，不一定表現為TQI超限；④補強施工效果反映在TQI上有滯后性，且單次檢測存在隨機性，低頻次TQI異常不能說明路基服役狀態(tài)差，反之亦然。

4 結論

1) 研究方法改進：將傳統(tǒng)路基狀態(tài)評估從既有線提速、新線建設，發(fā)展至為運營服役中的高鐵路基服務。在以軌檢車TQI動檢為常規(guī)方法基礎上，與工后沉降監(jiān)測、地質雷達等無損檢測手段相結合，并考慮工程災變模型綜合分析外部運營環(huán)境，形成了基于統(tǒng)計學意義、工學機理與工程地質環(huán)境的“三位一體”綜合評判方法。

2) 評價結果合理：通過引入工程易損性，將高鐵路基服役狀態(tài)分為“類致災體屬性”(工程地質、人類活動、水文氣象)與“類承災體屬性”(結構質量、使用功能、養(yǎng)護維修)，綜合反映內、外部影響因素共同作用；與單因素TQI評級相比，涵蓋內容更為全面合理，評估結果更加符合工程實際，改善了傳統(tǒng)TQI評級物理意義不明確，無法判別路基狀態(tài)變化原因與發(fā)展趨勢的弊端。

3) 研究理念創(chuàng)新：在課題組過往以泥石流危害橋隧工程為研究對象的基礎上，成功將“工程易損性”發(fā)展到為運營服役階段的高鐵路基服務。相比于以橋隧為代表的“點狀”工程，路基是整體“線域”工程，其服役狀態(tài)問題機理復雜，定量分析難度很大，故以災變模型為理論構架，將其轉化成“工程承災”的不確定問題進行研究。這不僅完善了工程易損性的內涵，更得益于其兼顧現狀評價與預測分析的特性，有助于分析高鐵路基服役的瞬時性狀、變化原因、發(fā)展趨勢。由此，可為路基狀態(tài)劣化的提前預判、準確定性與及時響應，調整運營方案及養(yǎng)護維修，應對路基線域工程“以點斷線”等危害提供理論支撐。

[1] 董亮, 趙成剛, 張千里, 等. 高速鐵路無砟軌道路基動力特性數值模擬和試驗研究[J]. 土木工程學報, 2008, 41(8): 81?86. DONG Liang, ZHAO Chenggang, ZHANG Qianli, et al. Numerical simulation and experimental study on ballastless track high speed railway roadbed dynamics [J]. China Civil Engineering Journal, 2008, 41(8): 81?86.

[2] 張千里, 韓自力, 史存林, 等. 既有線提速路基檢測評估技術[J]. 中國鐵路, 2002, 33(8): 32?34. ZHANG Qianli, HAN Zili, SHI Cunlin, et al. Detection and assessment technology study for speed up existing railway subgrade[J]. China Railway, 2002, 33(8): 32?34.

[3] 王敏, 李義杰, 徐林榮. 高鐵路基動載沉降現場監(jiān)測分析[J]. 土木建筑與環(huán)境工程, 2017, 39(6): 22?29. WANG Min, LI Yijie, XU Linrong. High-speed railway subgrade dynamic load settlement field monitoring analysis[J]. Journal of Civil and Environmental Engineering, 2017, 39(6): 22?29.

[4] 柯在田, 齊法琳, 鄧普. 不同埋深鐵路路基隱伏巖溶病害的地質雷達檢測方法[J]. 中國鐵路, 2017, 48(10): 1?7. KE Zaitian, QI Falin, DENG Pu. Different embedded depth of railway roadbed diseases hidden karst geological radar detection method[J]. Journal of China Railway, 2017, 48(10): 1?7.

[5] 路良愷, 徐林榮. 軟基高鐵TQI與路基沉降對比研究[J]. 鐵道科學與工程學報, 2016, 13(3): 430?434. LU Liangkai, XU Linrong. Soft ground high-speed TQI compared with roadbed settlement study[J]. Journal of Railway Science and Engineering, 2016, 13(3): 430?434.

[6] LEI L, LU J H, JIANG Y M. Stochastic delay analysis for train control services in next-generation high-speed railway communications system[J]. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2016, 17(1): 48?64.

[7] 陳云敏, 邊學成. 高速鐵路路基動力學研究進展[J]. 土木工程學報, 2018, 51(6): 1?13. CHEN Yunmin, BIAN Xuecheng. High speed railway subgrade dynamics research progress[J]. Journal of Civil Engineering, 2018, 51(6): 1?13.

[8] LIN Weiwei, Yoda Teruhiko, Taniguchi Nozomu. Effects of bridge accessories in steel-concrete composite railway bridges in service condition[J]. Journal of Bridge Engineering, 2016, 21(4): 1505?1512.

[9] 陳善雄, 王小剛, 姜領發(fā), 等. 鐵路客運專線路基面沉降特征與工程意義[J]. 巖土力學, 2010, 31(3): 702?708. CHEN Shanxiong, WANG Xiaogang, JIANG Lingfa, et al. Subgrade settlement and engineering significance of passenger transport line[J]. Rock and Soil Mechanics, 2010, 31(3): 702?708.

[10] Weston P, Roberts C, Yeo G, et al. Perspectives on railway track geometry condition monitoring from in-service railway vehicles[J]. Vehicle System Dynamics，2015, 53(7SI): 1063?1091.

[11] 左珅, 徐林榮. 高鐵建設對緊臨既有線路基服役狀態(tài)影響動力測試分析與對策[J]. 鐵道學報, 2013, 35(6): 82?90. ZUO Shen, XU Linrong. Dynamic analysis for new built high-speed railway to adjacent existing railway subgrade[J]. Journal of the China Railway Society, 2013, 35(6): 82?90.

[12] Olhoeft G R. Ground penetrating radar evaluation of railroad track substructure conditions[J]. Railway Track and Structures, 2017, 94(5): 25?30.

[13] Kantor G, Herman A, singh H, et al. Automatic railway classification using surface and subsurface measure ments[C]// 17th Conference on Field and Service Robotics. Helsinki, Finland, 2016: 243?248.

[14] Gerard Gallagher, Quentin Leiper, Maxwell Clark. Ballast evaluation using ground-penetrating radar[J]. Railway Gazette International, 2010, 25(2): 188?189.

[15] Kim D Hwan. Development and application of LOS for accessibility to railway stations[J]. Journal of the Korean Society of Civil Engineers, 2016, 36(1): 115?120.

[16] 徐林榮, 王磊, 蘇志滿. 隧道工程遭受泥石流災害的工程易損性評價[J]. 巖土力學, 2010, 31(7): 2153?2159. XU Linrong, WANG Lei, SU Zhiman. Assessing of engineering vulnerability of tunnel suffering from debris flow[J]. Rock and Soil Mechanics, 2010, 3(7): 2153? 2159.

[17] 徐林榮, 陳舒陽, 曹祿來. 泥石流危害橋隧工程易損性評價[J]. 巖土力學, 2014, 35(9): 2642?2651. XU Linrong, CHEN Shuyang, CAO Lulai. Engineering vulnerability assessment for bridges and tunnels harmed by debris flow hazard[J]. Rock and Soil Mechanics, 2014, 35(9): 2642?2651.

[18] 梁胤程, 杜翠, 劉杰. 鐵路路基狀態(tài)檢測中探地雷達數據并行處理[J]. 中國鐵道科學, 2017, 38(2): 11?18. LIANG Yincheng, DU Cui, LIU Jie. Railway roadbed state detection of ground penetrating radar (GPR) data parallel processing[J]. Journal of China Railway Science, 2017, 38(2): 11?18.

High-speed railway subgrade service status assessment based on hazard-affected engineering vulnerability concept

CHEN Shuyang1, 2, CAO Lulai3, YAO Yongsheng1, 4

(1. School of Civil Engineering, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China;2. National Engineering Laboratory of High-speed Railway Construction Technology, Changsha 410075, China; 3.China Construction Fifth Engineering Division Corp., Ltd, Changsha 410004, China;4. Department of Civil and Environmental Engineering, Hongkong University of Science and Technology, Hongkong 999077, China)

The previous destructive detection method for railway subgrade status assessment can’t be applied in the current ballast-less track high speed railway. Yet, the nondestructive detection method such as track inspection car is also disadvantaged in randomness and inexplicit physical significance, which hindered the determining of subgrade defects and its changing tendency prediction. In consideration of subgrade suffering from post-construction settlement and various factors in operation environment, the concept of engineering vulnerability was introduced into this study. In order to analyze the outer operation environment and subgrade inner feature, the analogical objects in terms of hazard-caused body and hazard-affected body were adopted respectively, and the routine track inspection car, post construction settlement detection and outer operation environment survey were integrated organically. By taking the extension theory as calculation model, a new method of assessing high-speed railway subgrade service status was proposed. The research was conducted on several trial subgrade sections of Shanghai-Nanjing intercity high-speed railway. The main conclusions are as follows. Through introduction of engineering vulnerability concept, the comprehensive trinity assessments based on statistics, engineering mechanism and geological environment were accomplished. This method would assist to indicate the instantaneous status, defects mechanism and development tendency of high-speed railway subgrade, which can be completer and more legitimate than the previous methods. Moreover, this study can provide theoretical foundation for anticipated prediction and timely response for high-speed railway subgrade service status, as well as the adjustment of operation schemes and maintenance measures.

high-speed railway subgrade; service status; engineering vulnerability; post construction settlement; track quality index (TQI)

10.19713/j.cnki.43?1423/u.T20190978

U238

A

1672 ? 7029(2020)07 ? 1645 ? 10

2019?11?05

國家自然科學基金資助項目(41272376，51908562)；高速鐵路基礎研究聯(lián)合基金資助項目(U1134207)；鐵道部專項資助項目(2011G017-C)

陳舒陽(1987?)，男，江西南昌人，講師，博士，從事路基工程、地質災害防治對策研究；E?mail：johnson.csy@foxmail.com

(編輯 陽麗霞)