近年来我国既有铁路提速运行的范围的进一步扩大,列车提速运行后路基沉降病害问题逐渐严重,直接涉及到既有线能否保持提速和列车正常平稳运行等重大问题。因此,对提速条件下的既有铁路路基沉降病害的机理研究十分必要。本文以提速条件下兰新线乌奎段沉降病害为主要研究背景,以现场勘察和试验结果为研究基础,采用数值模拟方法,对基于FLAC2D的冻融模拟实现、冻融作用下路基水分迁移、提速条件下的路基沉降变形等问题进行了研究,主要完成了以下内容:(1)基于现场勘察和试验结果,归纳了兰新线病害段的基本情况,病害产生原因为路基填料性质差、冻融作用引起水分迁移和列车提速引起的动荷载增大。(2)依据土体发生相变时温度不变的特点和未冻水-温度经验公式,对水热耦合方程的进行了适当简化,基于FLAC2D的FISH语言实现了冻融作用引起水分迁移的水热耦合模拟,并对该方法的可用性进行了验证。(3)对冻融作用下的水分迁移进行参数影响分析,讨论了土质、初始含水率与温差对冻融作用下的土体内水分迁移的影响。建立了改进的一维降水入渗模型,模拟了乌奎地区不同降雨强度下的路基水分入渗情况,分析了降水及冻融作用引起的兰新线路基水分场变化。建立兰新线二维路基模型,将水热耦合方法应用到病害段路基冻融模拟,分析了路基在冻融作用下的水分迁移特点。(4)根据路基沉降计算方法,建立了路基动力响应计算模型,讨论了列车车速、路基状态、路基冻融对路基沉降的影响。在此基础之上,对提速条件下兰新线路基沉降进行了计算和分析。(5)总结现有路基加固方法,给出兰新线路基沉降病害治理建议。