双块式无砟轨道是目前最前沿的轨道技术,广泛应用于高铁建设。具有较强的刚度及强度,但对下部结构变形的适应能力较弱,尤其是针对路基膨胀变形,微弱的路基膨胀可能诱发明显的钢轨上拱。高铁路基膨胀根本原因主要包括两个:采用了具有微膨胀性的路基填料或线路走行于膨胀性地层。大量高铁建设工程实践表明,现行规范中针对有砟轨道提出的填料及地基膨胀性分级标准已经难以适应无砟轨道的高精度要求。采用现场监测（纵向连续变形监测以及分层变形监测结合前期动检小车检测资料）、室内试验（基本土工试验以及膨胀机理试验）以及DEM-FDM耦合数值模拟手段,针对高铁无砟轨道路基膨胀诱发的钢轨上拱病害进行研究。探讨了路基模型在发生不同膨胀工况后引起的无砟轨道钢轨上拱位移分布特征及钢轨轴向应力发展规律。对现场钢轨上拱病害进行系统分析后,结合室内试验,探讨了上拱工点路基填料及地基泥岩的膨胀机理,最终得到如下结论。（出于各方面原因,文章所有桩号及断面信息均进行了一定处理）。1.针对西部某客运专线两个研究区进行现场监测发现:研究区段钢轨上拱峰值一直呈现不断发展的趋势,两个研究区段钢轨上拱峰值分别达到11.47mm及16.74mm。上拱峰值接近过水构筑物两侧台背,两个研究区段上拱分布范围分别达到20m-51m以及63m。2.通过分层监测发现两个研究区段的路基膨胀部位主要在地基层,但基床填料部分也存在微量膨胀变形,认为钢轨的上拱是由基床填料及路基泥岩两部分膨胀变形共同引起的。K1000+300K1000+700路桥过渡段地基部分变形量最大达到10.15mm;K1004+276K1004+316涵洞过渡段地基部分最大变形量达10.16mm,填料部分变形量累计达到4.68mm。3.针对从现场获取的基床填料及地基土试样进行膨胀试验,试验结果表明填料的最终膨胀率与蒙脱石含量呈正相关,与空隙率呈负相关。通过分析双因素试验数据提出一个评判高速铁路路基填料膨胀性的参数β,参数β与路基材料膨胀性呈现正相关性。4.根据空隙率-蒙脱石掺量双因素试验分析认为填料整体表现出的膨胀机理为:当填料中所含的膨胀性矿物所引发的体积增量在填充完填料自身空隙体积之后继续膨胀,导致填料中的骨料颗粒受到来自膨胀性颗粒的抬升作用最终表现出试样整体的体积增大。5.针对基床填料及地基泥岩进行的控水膨胀试验结果表明,地基土膨胀率在原位含水率状态下为2.656%,路基填料为0.027%。在对两种材料膨胀率与含水率关系进行拟合后得到基床填料及地基泥岩膨胀率与含水率间表达式,路基填料膨胀率随含水率增加最终收敛于0.49%,而泥岩膨胀率最终收敛于6.398%。6.DEM-FDM耦合数值模拟手段对基床填料及地基泥岩膨胀变形诱发的无砟轨道钢轨上拱进行的数值模拟结果表明:钢轨上拱量峰值与基床填料及地基土膨胀率分别服从Expassoc及线性关系。取样工点基床填料含水率为12.424%时,该工点路基填料膨胀率为0.262%,诱发的钢轨上拱量达到1mm,而含水率为3.712%时,该工点地基泥岩膨胀率为0.768%,此时诱发的钢轨上拱量为钢轨可调节临界值4mm。7.钢轨轨头轴向应力沿线路自膨胀区一侧至另一侧大致可分为压应力区-拉应力区-压应力区,其中上拱区中心钢轨轴向拉应力峰值与拱脚处压应力峰值间应力差值与基床填料及泥岩地基土膨胀率均表现出正相关性。