王 威，楊文豪，楊成忠，吳宇健，鄭明新

(1.華東交通大學(xué) 軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施性能監(jiān)測(cè)與保障國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330013；2.華東交通大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，江西 南昌 330013)

鐵路作為國家主要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，在綜合交通運(yùn)輸體系中占有極高地位，為我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)。但隨著我國鐵路大量修建，多數(shù)鐵路在投入運(yùn)營后，因客、貨運(yùn)量日益增多，加上地質(zhì)復(fù)雜、自然災(zāi)害等的影響，導(dǎo)致線路局部路段時(shí)常出現(xiàn)邊坡坍塌、翻漿冒泥、道砟陷槽等病害，嚴(yán)重影響鐵路運(yùn)輸安全。大量工程實(shí)踐表明，翻漿冒泥是鐵路路基中出現(xiàn)頻率最高的病害之一[1-6]，該病害不僅會(huì)增加線路的維修工作量，而且會(huì)引起基床軟化，導(dǎo)致基床彈性降低，影響列車長期運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性[7-8]。目前，鐵路線路上預(yù)防維修翻漿冒泥是通過巡線觀察[9-10]、軌檢車檢測(cè)[11-12]和GPR勘探[13-14]等方法，而后根據(jù)檢查結(jié)果制定相應(yīng)的維修計(jì)劃。雖然上述方法在一定程度上能達(dá)到預(yù)期的效果，但容易受到諸多因素的影響，如測(cè)速慢、測(cè)試時(shí)需花費(fèi)較長的時(shí)間成本等，使得預(yù)防翻漿冒泥錯(cuò)過最佳時(shí)間[15]。因此，為準(zhǔn)確有效的控制與預(yù)防路基翻漿冒泥，對(duì)其發(fā)生的可能性進(jìn)行合理的評(píng)估尤為重要。

通常情況下，翻漿冒泥病害的產(chǎn)生受多方面因素的影響，如水文、氣候、道砟層厚度、路基服役時(shí)間等，且在普鐵線路中更易出現(xiàn)。因此，明確翻漿冒泥形成的機(jī)理對(duì)提高預(yù)防該病害發(fā)生的效果具有重要意義。目前，關(guān)于鐵路路基翻漿冒泥發(fā)生機(jī)理的研究，多數(shù)學(xué)者采用室內(nèi)模型試驗(yàn)、現(xiàn)場測(cè)試與數(shù)值模擬相結(jié)合的方式對(duì)翻漿冒泥的影響因素進(jìn)行研究，認(rèn)為土質(zhì)不良、水和列車動(dòng)載的循環(huán)作用是導(dǎo)致鐵路路基發(fā)生翻漿冒泥的主要因素[16-20]。部分學(xué)者考慮測(cè)試時(shí)間成本過高的影響，在以往研究的基礎(chǔ)上，提出操作簡單且能有效計(jì)算鐵路路基是否發(fā)生翻漿冒泥病害的經(jīng)驗(yàn)公式，基于該方法分析列車運(yùn)行速度、軸重以及土的固結(jié)系數(shù)等參數(shù)對(duì)鐵路路基翻漿冒泥的影響[21]。但事實(shí)上，由于現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜多樣、車速及輪軸荷載變化等原因，通常會(huì)導(dǎo)致路基土的強(qiáng)度和軌道結(jié)構(gòu)傳遞給路基的動(dòng)應(yīng)力表現(xiàn)出一定的變異性[22]。上述研究多是單一的考慮路基土在固定列車荷載作用下土體內(nèi)部力學(xué)響應(yīng)特征，分析時(shí)鮮有考慮參數(shù)不確定性影響，致使結(jié)果不夠準(zhǔn)確，故在討論翻漿冒泥影響因素的基礎(chǔ)上應(yīng)進(jìn)行不確定分析。采用敏感性分析和可靠度分析的方法可較好地解決不確定性問題，且可從概率的角度分析普鐵路基發(fā)生翻漿冒泥的可能性。

本文基于王威等[21]提出的鐵路路基翻漿冒泥計(jì)算模型，采用單因素法和極差法分析普鐵列車軸重、車速、土的固結(jié)系數(shù)、固結(jié)應(yīng)力比及圍壓在一定維修計(jì)劃周期內(nèi)對(duì)路基翻漿冒泥的影響，以此確定各參數(shù)的敏感度排序，從而選取敏感性強(qiáng)的參數(shù)作為基本隨機(jī)變量，構(gòu)建鐵路路基翻漿冒泥病害發(fā)生的極限狀態(tài)方程，用于評(píng)估參數(shù)不確定條件下路基的可靠性，進(jìn)而評(píng)判其發(fā)生翻漿冒泥的風(fēng)險(xiǎn)。研究成果可為今后相關(guān)工程提供一定的借鑒。

1 鐵路路基翻漿冒泥計(jì)算模型

大量有關(guān)鐵路路基病害的研究及現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果表明，路基若同時(shí)具備土層內(nèi)含水量過高、土的塑性指數(shù)及細(xì)顆粒含量過大、滲透系數(shù)過小等條件，則在列車循環(huán)荷載作用下極易產(chǎn)生翻漿冒泥，該病害的存在會(huì)對(duì)列車運(yùn)行產(chǎn)生極大的安全隱患。為揭示鐵路路基翻漿冒泥發(fā)生機(jī)理，王威等[21]總結(jié)幾類易發(fā)生翻漿冒泥的路基模型，建立可有效描述路基土中振動(dòng)孔壓增長與消散規(guī)律的控制方程，并以此計(jì)算列車荷載下不同土層深度處的振動(dòng)孔壓比，用于判斷該處路基土體是否會(huì)產(chǎn)生翻漿冒泥，具體表達(dá)式為

( 1 )

s.t.

( 2 )

σd|z=0=0.26P(1+αv)

( 3 )

( 4 )

( 5 )

式中：K為土體振動(dòng)孔壓比(反映翻漿冒泥的指標(biāo)，一般認(rèn)為K不小于1時(shí)，路基發(fā)生了翻漿冒泥病害)；η為關(guān)系系數(shù)；f為荷載振動(dòng)頻率；kc為土的固結(jié)應(yīng)力比；n為正整數(shù)；γ為計(jì)算系數(shù)；H為土層厚度；Cv為土的固結(jié)系數(shù)；z為土層深度；σd為土體中任意位置的動(dòng)應(yīng)力；σc為路基土圍壓；a、b為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，a=-0.2，b=1.3；m為破壞振次；P為列車軸重；α為速度影響系數(shù)，對(duì)于行車速度小于160 km/h的普速鐵路，α=0.005[23]；v為行車速度；N為路基土體所承受的列車荷載振次；t為振動(dòng)時(shí)間。

2 鐵路路基翻漿冒泥的參數(shù)敏感性分析

一般情況下，線路的養(yǎng)護(hù)維修周期大都是按列車?yán)鄯e通過次數(shù)或路基使用年限進(jìn)行安排。因此，由式( 1 )不難發(fā)現(xiàn)，在一定維修周期內(nèi)(即假設(shè)線路承受某固定振次的列車荷載作用)，列車軸重P、行車速度v、土的固結(jié)系數(shù)Cv、固結(jié)應(yīng)力比kc及圍壓σc均會(huì)對(duì)路基土中孔壓比的增長產(chǎn)生影響。通常不同參數(shù)對(duì)分析結(jié)果的影響程度并不一致，采用敏感性分析法從眾多參數(shù)中有效篩選出對(duì)結(jié)果有重要影響的參數(shù)，以便根據(jù)各參數(shù)的敏感度排序，制定相應(yīng)的預(yù)防措施[24-25]。為方便比較上述5個(gè)參數(shù)對(duì)鐵路路基翻漿冒泥影響程度的大小，在計(jì)算中可選取確定的列車荷載振次，并在路基最易發(fā)生翻漿冒泥的位置(通常距路基表面以下約0.6 m[26-27])，采用單因素分析法和極差分析法進(jìn)行敏感性比較。

2.1 單因素分析法

根據(jù)單因素分析法的原理，可將土中振動(dòng)孔壓比K視為諸因素Xi的函數(shù)，表達(dá)式為

K=f(X1,X2,…,Xr,…,Xn)

( 6 )

利用影響因素Xr引起的土體振動(dòng)孔壓比相對(duì)變化率與該因素自身相對(duì)變化率進(jìn)行比值的方式來衡量其敏感度，即第r個(gè)影響因素的敏感度Er為

( 7 )

式中：|ΔKr/Kr|為土體振動(dòng)孔壓比Kr相對(duì)變化率；|ΔXr/Xr|為因素Xr的相對(duì)變化率。

根據(jù)影響因素的類型，可將其分為：外部參數(shù)(列車軸重P、行車速度v)和內(nèi)部參數(shù)(土的固結(jié)系數(shù)Cv、固結(jié)應(yīng)力比kc、圍壓σc)。按式( 7 )進(jìn)行敏感度計(jì)算，結(jié)果見表1。

表1 單因素分析結(jié)果

由表1可知，在外部影響參數(shù)中，列車軸重P的敏感度遠(yuǎn)大于行車速度v；在內(nèi)部土體參數(shù)中，圍壓σc的敏感度最大，固結(jié)系數(shù)Cv及固結(jié)應(yīng)力比kc兩者的敏感度相當(dāng)。

2.2 極差分析法

通過引入正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法[28]，基于統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，利用極差法對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，確定各影響因素的敏感性排序，并與單因素分析法所得結(jié)論作對(duì)比，驗(yàn)證其排序結(jié)果的正確性。

依據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法原理，確定試驗(yàn)相關(guān)因素和水平，選取合適的正交表對(duì)不同試驗(yàn)方案進(jìn)行計(jì)算。設(shè)定5個(gè)影響因素各有3種水平，共做18次試驗(yàn)，正交表可表示為L18(35)。因素水平、正交設(shè)計(jì)方案及計(jì)算結(jié)果分別見表2、表3，其中表2所列數(shù)據(jù)為參考以往研究及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

表2 因素水平

表3 正交設(shè)計(jì)方案及計(jì)算結(jié)果

基于表3的計(jì)算結(jié)果，采用極差分析法對(duì)各影響因素進(jìn)行敏感性排序。極差分析法具體步驟為：①對(duì)各因素不同水平上試驗(yàn)值的平均數(shù)求極差；②依據(jù)各因子中極差值與影響程度成正比的原理，判定各因素的主次關(guān)系。針對(duì)L18(35)所安排的設(shè)計(jì)方案，通常記第j列因素S水平的計(jì)算結(jié)果之和為KSj，其極差Rj的解析式為

( 8 )

各因素的極差分析結(jié)果見表4。

表4 極差分析結(jié)果

由表4可知，列車軸重對(duì)土體振動(dòng)孔壓比增長的影響最顯著，路基土圍壓與行車速度的敏感度次之，土的固結(jié)應(yīng)力比及固結(jié)系數(shù)的敏感度相對(duì)較小，敏感性排序從大到小依次為：列車軸重、土體圍壓、車速、土體固結(jié)應(yīng)力比、土體固結(jié)系數(shù)。其排序與單因素分析結(jié)果一致。由此可知，外部參數(shù)對(duì)鐵路路基翻漿冒泥的影響較內(nèi)部土體強(qiáng)度參數(shù)更為顯著。但在實(shí)際工程中，由于現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜多樣、車速變化以及輪軸荷載變化等原因，上述5個(gè)計(jì)算參數(shù)往往具有一定的變異性，在很大程度上會(huì)影響路基的服役性。因此有必要利用可靠度的相關(guān)理論，考慮各影響因素的不確定性，從概率的角度分析路基發(fā)生翻漿冒泥的可能。

3 鐵路路基翻漿冒泥的不確定性分析

3.1 鐵路路基翻漿冒泥發(fā)生的極限狀態(tài)方程

通常情況下，當(dāng)路基土中振動(dòng)孔壓比不小于1時(shí)，表明土體發(fā)生液化破壞，此時(shí)認(rèn)為路基出現(xiàn)翻漿冒泥病害[29-31]，故本文將土體振動(dòng)孔壓比視為翻漿冒泥病害指標(biāo)。因此，鐵路路基翻漿冒泥發(fā)生的極限狀態(tài)方程可表示為

Z=1-K=

( 9 )

根據(jù)可靠度理論[32]，失效概率pf和可靠度指標(biāo)β分別為

(10)

β=1-Φ-1(pf)

(11)

式中：Φ(·)為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)累積分布函數(shù)。

本文是基于Monte-Carlo法運(yùn)用自編的Matlab程序?qū)Ψ瓭{冒泥病害指標(biāo)的概率分布、失效概率pf及可靠度指標(biāo)β進(jìn)行計(jì)算。主要步驟為：①設(shè)定樣本容量；②根據(jù)各隨機(jī)變量的分布函數(shù)對(duì)其進(jìn)行隨機(jī)抽樣，并將抽樣樣本分別代入式( 1 )、式( 9 )得到該指標(biāo)各區(qū)間的樣本及失效樣本；③得到相對(duì)應(yīng)的概率分布、失效概率pf及可靠度指標(biāo)β。

3.2 計(jì)算參數(shù)的變異系數(shù)

事實(shí)上，由于土體的礦物構(gòu)成、沉積條件、風(fēng)化等作用以及列車在運(yùn)行過程中人為干擾因素的影響，列車軸重P、行車速度v及路基土圍壓σc、固結(jié)系數(shù)Cv和固結(jié)應(yīng)力比kc的變異性總是客觀存在，它們并不是一個(gè)確定值，而是具有一定的隨機(jī)性，在計(jì)算分析時(shí)需考慮這些參數(shù)的變異性。此外，考慮到內(nèi)部三項(xiàng)土體參數(shù)彼此相互影響，故采用可反映路基土整體力學(xué)特性的土體強(qiáng)度參數(shù)S來表示。同時(shí)，由相關(guān)研究得出：列車軸重P的變異系數(shù)大約為0.1～ 0.2[32]；運(yùn)行速度v的變異系數(shù)大約為0.05～ 0.15[33]；土體強(qiáng)度參數(shù)S的變異系數(shù)大約為0.1～ 0.3[34]。此時(shí)，假定計(jì)算參數(shù)P、v、S均服從正態(tài)分布，取3種變異程度(δ(1)、δ(2)、δ(3))進(jìn)行分析，其變異系數(shù)見表5。

表5 計(jì)算參數(shù)的變異系數(shù)

3.3 普鐵路基翻漿冒泥病害指標(biāo)的概率分布

以表2中的水平2為例，當(dāng)線路在一定的列車荷載振次條件下，根據(jù)式( 1 )采用定值法計(jì)算可得路基中最易發(fā)生翻漿冒泥位置處的翻漿冒泥病害指標(biāo)(即為土體振動(dòng)孔壓比)為0.394 5，滿足不超過1的標(biāo)準(zhǔn)，可認(rèn)為路基并未出現(xiàn)翻漿冒泥，處于安全狀態(tài)。隨后引入列車軸重、車速及土體強(qiáng)度參數(shù)的變異性，對(duì)表5中的3種變異程度，依據(jù)其概率分布隨機(jī)生成50個(gè)樣本組合進(jìn)行計(jì)算，分別采用正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布、Gamma分布3種隨機(jī)分布類型對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。圖1～圖3分別給出計(jì)算參數(shù)在變異程度為δ(1)、δ(2)、δ(3)下引起翻漿冒泥病害指標(biāo)直方圖及3種概率密度函數(shù)擬合結(jié)果，并對(duì)最優(yōu)分布進(jìn)行擬合度檢驗(yàn)。

圖1 變異程度δ(1)下翻漿冒泥病害指標(biāo)概率分布擬合

圖2 變異程度δ(2)下翻漿冒泥病害指標(biāo)概率分布擬合

圖3 變異程度δ(3)下翻漿冒泥病害指標(biāo)概率分布擬合

由圖1～圖3可知，在考慮計(jì)算參數(shù)變異性后，列車荷載作用下翻漿冒泥病害指標(biāo)不再是一個(gè)定值，而是在一定范圍內(nèi)發(fā)生隨機(jī)變化；且在3種變異程度下，各自引起的翻漿冒泥病害指標(biāo)直方圖均與對(duì)數(shù)正態(tài)分布曲線吻合良好，可認(rèn)為近似服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。由此說明，利用概率分析的方法能從多角度反映列車荷載作用下路基土層內(nèi)翻漿冒泥病害指標(biāo)的不確定性，使得計(jì)算結(jié)果更接近工程實(shí)際。

為直觀地對(duì)比不同變異程度對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，圖4、圖5分別給出翻漿冒泥病害指標(biāo)在δ(1)、δ(2)、δ(3)3種變異程度下最優(yōu)分布(對(duì)數(shù)正態(tài)分布)的概率分布和累積概率分布。

圖4 鐵路路基翻漿冒泥病害指標(biāo)的概率分布

圖5 鐵路路基翻漿冒泥病害指標(biāo)的累積概率分布

由圖4、圖5可知，變異程度分別為δ(1)、δ(2)、δ(3)時(shí)，統(tǒng)計(jì)得到的翻漿冒泥病害指標(biāo)均值依次約為0.38、0.37、0.35，與定值法計(jì)算結(jié)果較為接近。此外，隨著參數(shù)變異性的增大，翻漿冒泥病害指標(biāo)的離散性會(huì)隨之增強(qiáng)，曲線的分布范圍也會(huì)擴(kuò)延，但與定值法計(jì)算結(jié)果接近的概率在減小，超過1的概率在增大。由此可知，計(jì)算參數(shù)的變異程度越大，普鐵路基發(fā)生翻漿冒泥病害的可能性就越大。

3.4 可靠度指標(biāo)對(duì)參數(shù)變異系數(shù)的敏感性分析

為比較列車軸重P、行車速度v和土體強(qiáng)度參數(shù)S的變異性對(duì)路基發(fā)生翻漿冒泥的影響，本節(jié)利用上述建立的可靠度指標(biāo)來評(píng)估路基的可靠性，進(jìn)而評(píng)判發(fā)生翻漿冒泥的風(fēng)險(xiǎn)。計(jì)算所用數(shù)據(jù)見表5，同時(shí)保持列車荷載振次固定，最終得出不同變異程度下各參數(shù)在距路基表面以下0.6 m位置處的可靠度指標(biāo)隨變異系數(shù)的變化曲線。需要說明的是，在對(duì)某一參數(shù)的變異系數(shù)進(jìn)行敏感性分析時(shí)，其他參數(shù)的變異系數(shù)保持不變，結(jié)果見圖6。

圖6(a)～圖6(c)分別表示可靠度指標(biāo)隨列車軸重P、行車速度v和土體強(qiáng)度參數(shù)S變異系數(shù)的變化曲線。由圖6可知，隨著計(jì)算參數(shù)變異性的增強(qiáng)，可靠度指標(biāo)會(huì)隨之減小。其中列車軸重P的變異性對(duì)可靠度指標(biāo)的影響最為顯著，當(dāng)其變異系數(shù)由0.1增至0.2時(shí)，可靠度指標(biāo)減小約37%～48%。行車速度v的變異性對(duì)可靠度指標(biāo)的影響次之，當(dāng)其變異系數(shù)由0.05增至0.15時(shí)，可靠度指標(biāo)減小約20%～33%。而土體強(qiáng)度參數(shù)S的變異性對(duì)可靠度指標(biāo)的影響最小，當(dāng)其變異系數(shù)由0.1增至0.3時(shí)，可靠度指標(biāo)減小15%～22%，與上文敏感性分析的結(jié)果相印證。由此可知，在鐵路路基設(shè)計(jì)與運(yùn)營過程中，應(yīng)重視參數(shù)P、v及S的變異性對(duì)路基翻漿冒泥的影響。

圖6 可靠度指標(biāo)與各參數(shù)變異系數(shù)的關(guān)系

對(duì)比圖6(a)、圖6(b)和圖6(c)可知，若目標(biāo)可靠度指標(biāo)[35]βT=2.5，當(dāng)變異程度為δ(1)、δ(2)時(shí)，整體上基本符合β>βT；而當(dāng)變異程度為δ(3)時(shí)，達(dá)不到目標(biāo)可靠度的要求。經(jīng)綜合考量，可將變異程度δ(2)作為列車軸重P、行車速度v和土體強(qiáng)度參數(shù)S變異性的控制標(biāo)準(zhǔn)。

4 列車軸重、速度均值對(duì)可靠度指標(biāo)的影響

大量工程實(shí)踐證明，鐵路投入運(yùn)營后，路基土在水文、氣候及列車動(dòng)載長期作用等條件的影響下，其強(qiáng)度難免會(huì)發(fā)生改變，并且由于現(xiàn)場環(huán)境較為復(fù)雜及列車通行頻率較大，路基土不能及時(shí)地進(jìn)行換填，長期以往，會(huì)增大路基發(fā)生翻漿冒泥的概率。而鐵路上通常是采取限制列車速度及載重的方式來預(yù)防翻漿冒泥病害。因此，有必要在列車荷載振次變化的情況下，探討列車軸重和速度均值對(duì)路基翻漿冒泥病害發(fā)生可能性的影響。

為使分析更具對(duì)比性并盡量減少變異系數(shù)COV對(duì)分析結(jié)果的干擾，本節(jié)統(tǒng)一假設(shè)列車軸重P、行車速度v和土體強(qiáng)度參數(shù)S的變異程度為δ(2)以模擬各參數(shù)變異性較大情況，并在土體強(qiáng)度參數(shù)S均值不變的基礎(chǔ)上，分別計(jì)算列車軸重P和行車速度v取不同均值時(shí)可靠度指標(biāo)隨振次的變化關(guān)系，進(jìn)而評(píng)價(jià)列車軸重、車速對(duì)鐵路路基翻漿冒泥發(fā)生可能性的影響。主要分為以下兩種情況：①列車運(yùn)行速度為100 km/h時(shí)，軸重P分別取16、20、24、28 t；②列車軸重為22 t時(shí)，行車速度分別取40、80、120、160 km/h。在兩種情況及變異程度為δ(2)的條件下，可靠度指標(biāo)隨列車荷載振次的變化曲線見圖7。

圖7 外部參數(shù)不同下可靠度指標(biāo)與振次的關(guān)系

由圖7(a)可知，在相同振次下，隨著列車軸重的逐漸增大，可靠度指標(biāo)的變化量呈現(xiàn)出遞減趨勢(shì)，而在任一列車軸重下，可靠度指標(biāo)均隨著列車荷載振次穩(wěn)定減小，在荷載加載前期可靠度指標(biāo)迅速減小，而后減小的速度逐漸變緩；當(dāng)列車軸重由16 t增加至28 t時(shí)，可靠度指標(biāo)減小約69%～82%。由圖7(b)可知，在相同振次下，可靠度指標(biāo)的變化量并不隨著車速的逐漸增加而呈現(xiàn)單調(diào)遞減趨勢(shì)，而在任一車速下，可靠度指標(biāo)均隨著列車荷載振次穩(wěn)定減小，主要表現(xiàn)為在振次加載前期減小幅度較大，隨后緩慢減??；當(dāng)列車速度由40 km/h增至160 km/h時(shí)，可靠度指標(biāo)減小約57%～77%。由此可知，增加列車軸重或行車速度，會(huì)顯著影響到路基的服役性，繼而越容易引發(fā)翻漿冒泥。

為盡可能延長普鐵路基的檢修周期并減小翻漿冒泥病害發(fā)生的可能性，依照3.4節(jié)目標(biāo)可靠度βT=2.5的假定，由圖7可知，應(yīng)嚴(yán)格控制列車軸重和運(yùn)行速度，避免因列車軸重過大或運(yùn)行速度過快頻繁引發(fā)翻漿冒泥病害，進(jìn)而導(dǎo)致線路維修工作量加大、基床彈性驟降等不良現(xiàn)象。

綜上所述，在實(shí)際工程中不僅需嚴(yán)格把控路基土的強(qiáng)度，更應(yīng)詳細(xì)調(diào)查運(yùn)營線路中列車的軸重及速度信息。通過將敏感性分析與可靠度分析相結(jié)合，在確定各影響因素敏感性排序的基礎(chǔ)上，綜合考慮各因素變異性對(duì)路基翻漿冒泥的影響，分析結(jié)果不僅更為合理，且可采用目標(biāo)可靠度為控制指標(biāo)預(yù)防鐵路路基病害的發(fā)生，更有利于達(dá)到提高路基服役性及優(yōu)化列車運(yùn)行環(huán)境的目的。

5 結(jié)論

本文基于鐵路路基翻漿冒泥計(jì)算模型，采用單因素法和極差法分析普鐵列車軸重、車速、土的固結(jié)系數(shù)、固結(jié)應(yīng)力比及圍壓在一定維修計(jì)劃周期內(nèi)對(duì)路基翻漿冒泥的影響，進(jìn)而選取敏感性強(qiáng)的參數(shù)作為基本隨機(jī)變量，構(gòu)建鐵路路基翻漿冒泥病害發(fā)生的極限狀態(tài)方程。隨后利用正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布及Gamma分布3種隨機(jī)分布類型對(duì)計(jì)算參數(shù)在不同變異程度下生成的樣本數(shù)據(jù)直方圖進(jìn)行擬合，以此確定列車循環(huán)荷載作用下翻漿冒泥病害指標(biāo)的最優(yōu)概率分布類型并進(jìn)行概率預(yù)測(cè)。進(jìn)一步地，通過可靠度指標(biāo)對(duì)計(jì)算參數(shù)變異系數(shù)的敏感性進(jìn)行分析，討論了列車荷載振次變化下不同列車軸重和車速大小對(duì)普鐵路基可靠性的影響?，F(xiàn)得出以下結(jié)論：

(1)單因素分析法和極差分析法取得了一致的敏感度排序結(jié)果，依次為：列車軸重>土體圍壓>車速>土體固結(jié)應(yīng)力比>土體固結(jié)系數(shù)。

(2)考慮列車軸重、車速及土體強(qiáng)度參數(shù)的變異性后，翻漿冒泥病害指標(biāo)表現(xiàn)出一定的離散性，且計(jì)算參數(shù)的變異程度越大，計(jì)算結(jié)果越離散；同時(shí)，3種隨機(jī)分布類型的擬合結(jié)果顯示，翻漿冒泥病害指標(biāo)直方圖均與對(duì)數(shù)正態(tài)分布曲線吻合良好，可認(rèn)為近似服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。

(3)列車軸重和車速的變異性對(duì)路基翻漿冒泥影響非常顯著，土體強(qiáng)度參數(shù)的變異性對(duì)路基翻漿冒泥具有一定的影響，故在實(shí)際工程中應(yīng)嚴(yán)格控制列車軸重和車速，可有效減小普鐵路基土發(fā)生翻漿冒泥的概率。

(4)在鐵路路基前期施工及后期運(yùn)營過程中，應(yīng)高度重視路基的排水問題，確保路基土填料長期處于較干燥狀態(tài)。