高速铁路作为一种节能环保，低碳经济的交通工具，在我国已得到快速发展，在"十三·五"规划中，我国铁路的运营里程将增至15万公里，其中高速铁路约3万公里。届时将成为世界上高速铁路运营里程最长的国家，然而高速铁路对地质体影响的问题却研究甚少，特别是高速铁路列车的振动对地质环境影响问题更亟待解决。黄土作为一种特殊土在中国广泛分布，中国西北的黄土高原是世界上规模最大的黄土高原；华北的黄土平原也是世界上规模最大的黄土平原。中国黄土总面积达63.1万平方公里，占全国土地面积的6%。高速铁路的修建难免会经过一些黄土地区，如郑州-西安客运专线作为世界上首条在黄土地区修建的高速铁路已经开通运营。黄土具有多孔性、湿陷性、垂直节理发育而层理不明显和透水性强等特殊性质，一方面黄土的工程特性对高速铁路建设和运营的影响已经引起人们的高度重视；另一方面高速铁路运营过程中的特殊振动对黄土地区的地质环境的影响也应该得到足够的关注，因为高速铁路列车以300km/h以上的速度飞驶，其列车运行密度一般为每天百余趟。列车长期在地表往复运动，将产生强大的动力作用，对高速铁路沿线的地质和环境造成诸多不良效应。因此研究黄土地区高速铁路特殊振动所产生的不良地质环境效应及其诱发的地质灾害，对减少高速铁路对环境的影响和保证高速铁路的正常安全运行非常必要。

高速铁路路基段的地面振动在产生机理、传播路径及衰减规律方面均与桥梁段振动和地铁振动有较大的差异，研究高速铁路路基段地面振动响应可为高铁路基段地面振动的预测、防治提供依据，是整个高速铁路地面振动研究体系中不可或缺的一部分，对高速铁路的可持续发展具有重要意义。

本项目主要在中铁一院已有的黄土工程特性研究成果的基础上，依托黄土地区西宝客专、郑西客专两条已经运营的铁路工程，对高速铁路路堤段和路堑段的地面振动响应进行了研究，针对黄土路基工程在列车特殊振作用下的环境效应和成灾机理开展系统研究，以科学认识黄土高速铁路快速发展所带来的地面振动问题，为保障高速铁路安全稳定运营提供技术支持。主要研究内容如下：

（1）基于西宝客专、郑西客专两条黄土区高速铁路工程，测试分析铁路路堤段和路堑段地面振动响应的基本特征，分析不同列车类型、不同列车运行速度、不同列车编组长度等因素对路基段地面振动的影响规律。

（2）路基段列车引起的振动波产生后需要通过路基本体向周围场地传播，分析路堤的高度和刚度，路堑的深度和边坡坡度对地面振动的影响。

（3）列车振动产生后主要在周围场地介质中传播衰减，研究高速铁路路基段场地的岩土性质和地层条件对地面振动响应的影响。

（4）高速铁路列车通过路堤和路堑时，其诱发振动的传播路径不同，通过分析铁路路堤段和路堑段列车振动的传播路径，确定路堤段和路堑段地面振动的组成成分，为路基段地面振动预测提供依据。

（5）实测及数值模拟结果均表明铁路列车引起的地面振动在传播衰减过程中往往会在离开轨道中心一定距离处，出现振动放大现象，目前对这种现象产生的机理至今尚无统一的解释，本项目对路基段地面振动反弹机理进行了探索。

通过本项目研究，获取现场测试和室内模拟实验的完整、可靠、大量的资料和数据，基于定量分析，研究地质环境作用力和地质环境承载力，确定乐不同影响因素下的地质环境破坏产生不良地质效应的成灾机理，建立高速铁路特殊振动地质环境的概念模型、物理模型、数学模型，完成高速铁路特殊振动的地质环境作用力和地质环境承载力的数值模拟，最后得到了黄土地区高速铁路列车振动的传导机理以及对黄土地区地质环境的影响作用。

该研究成果在理论研究上，具有很强的创新性，在实践方面表现出了良好的工程应用前景。这些成果不仅可以丰富和发展工程地质学、水文地质学、环境地质学和灾害地质学，同时对高速铁路的安全运营和减少环境影响也具有重要意义。研究成果在类似在地区具有良好推广前景，潜在经济效益无法估量。项目研究成果在黄土地区高速铁路路基工程的列车振动效应及成灾机理问题上属于国内首创，具有创新性和实用性，达到国际先进水平。