在我国的铁路建设中,所涉及的绝大多数地区都属非饱和土地基,其中在我国的西南地区广泛分布着膨胀土。在普通铁路建设中,膨胀变形对轨道运营期的影响往往可忽略不计;但在高速、重载的铁路中,因为变形控制标准严格(工后沉降小于15mm),运营期可能出现的变形必然给行车带来巨大隐患。低矮路基荷载水平较低,往往更可能在干湿交替循环下使膨胀土发生胀缩变形,从而影响路基以及上部轨道。而对普通路基和高填方路基(以下简称非低矮路基)而言,因其路基荷载水平较低矮路基高数倍,因此高速铁路高路基工程在膨胀土地基中的地基加固设计理论需进行深入论证。目前,在我国西部大开发背景下,西南地区拟建或在建的多条高速铁路客运专线,均不同程度的涉及到膨胀土或膨胀性粘土地基问题。云-桂高速铁路客运专线就是最典型线路之一。对于膨胀土地基上修建变形控制严格的无砟轨道路基,特别是非低矮路基路基,尚有以下问题亟待解决:(1)在膨胀土地区,路基荷载由低到高过渡过程中理论上存在一个填高界限,超过该填高,膨胀土地基浸水后在荷载约束下不再发生膨胀变形,而该填高的具体值尚缺乏论证。(2)对于路基荷载约束下不发生膨胀变形的膨胀土路基,在天然地基条件下以及CFG桩网路基加固结构条件下的荷载传递规律及变形特性尚缺乏深入研究。(3)在膨胀土地基中,缺乏对高荷载下侧向变形与沉降变形关系的深入研究,且在设计上缺乏便于应用的侧向变形计算方法。围绕上述主要问题,本文结合铁道部科研发展项目“低压缩性土及膨胀土地基无砟轨道沉降控制深化研究”,通过对国内外现有研究资料广泛调研,原状膨胀土室内土工试验、现场原位测试,高路基试验段现场填筑试验及长期监测,并结合本科研团队已有的压板载荷现场浸水试验、低矮路基现场湿干大型试验,利用数值模拟和理论分析等手段、对膨胀土地基上高填方路基的荷载及传递规律、低-高荷载下地基变形不同特性、考虑侧向变形因素的沉降修正理论,以及相关设计参数的敏感性进行了研究。本文主要研究内容包括:(1)、在对国内外研究现状广泛调研的基础上,总结分析目前膨胀土研究现状、桩网复合地基受力及变形性状、桩网复合地基土拱效应、加筋垫层格栅拉力、地基竖向沉降及侧向变形以及膨胀土超固结特性等问题的研究成果与存在不足。(2)、采用室内试验,研究云桂线弥勒段膨胀土的基本物理指标、膨胀势、物质组成及微结构特征、压缩固结特性、胀缩变形特性等物理力学特性。通过标准贯入、静力触探、平板载荷及平板浸水载荷等现场测试手段进一步研究现场原位地基的各项工程特性指标。(3)、开展云桂高铁地区CFG桩复合地基段和天然地基段高路基现场分层填筑监测试验研究。整理地基沉降、分层沉降、孔隙水压力、格栅变形、桩土应力等试验结果。(4)、通过将本课题组已有低矮路基研究成果与非低矮路基下地基变形特性对比,从而分析荷载与膨胀特性的相互关系。进一步深入分析浸水地基不发生膨胀变形的最小路基填筑高度。并以此为依据对该类地区路基设计提供建议。(5)、在改进正方形布桩的土拱模型计算理论、格栅拉力计算理论的的优化分析基础上,依照土拱塑性区、桩顶-桩间土、格栅垫层、基底、加固区、下卧层的研究次序分析了非低矮路基荷载在复合地基中传递规律及桩端应力分布规律。(6)、通过分析弥勒地区原状膨胀土超固结特性,深入研究考虑超固结特性地基沉降变形计算方法。对分层侧向变形计算方法进行研究,目的是可通过不断观测总结的分层竖向变形百分比的代数补偿参数,结合超固结沉降计算方法,对该类地基在路基荷载下的侧向变形进行更为准确的计算。在实际应用中,通过K0固结试验掌握不同深度原状土的泊松比随围压应力状态变化规律,即可通过考虑超固结特性的分层沉降百分比修正值计算侧向变形沿深度分布情况。(7)、以室内试验、现场试验及监测数据为依据,研究非低矮路基荷载天然地基、CFG桩网复合地基沉降计算的合理方法以及其对应沉降修正系数,通过数值模拟,进行各个关键设计参数对复合地基沉降及荷载传递规律的敏感性分析。同时采用理论-实测对比的手段,分析多种工后沉降预测方法在该类地基中的适用性。