近年来我国高铁技术发展迅速,逐渐适应复杂条件下的建设需求,与此同时,高铁列车引起的地基振动问题越来越受到重视。在铁路隧道修建过程中有时会遭遇巨型溶洞,目前施工时常采用以回填为主的处置方式,回填后形成的超厚回填路基是铁路路基中的薄弱环节,在运营期可能会产生较大沉降,严重时威胁列车行车安全。目前涉及巨型溶洞超厚回填路基振动问题和长期动力响应问题的研究尚不充分,超厚回填路基能否满足列车长期运行的要求亟待进一步论证。针对以上问题,文章以黔张常铁路高山隧道巨型溶洞处置工程为依托,采用相似模型试验和数值仿真模拟的方法,对列车荷载作用下超厚回填路基的动力响应规律进行研究。主要研究工作及成果如下:(1)依据相似模拟原理,针对高铁路基动力试验,推导出以几何相似比1:5为主控因素的相似常数。结合工程实际和实验室条件,建立高速铁路路基动力响应缩尺试验模型。设计以振动速度、竖向位移、路基板钢筋应变、土压力和加速度为监测项目的试验监测方案,制定以和谐号CRH380AL型列车为原型的半正弦波试验加载方案。(2)通过分析得到列车单次经过巨型溶洞区段超厚回填路基的振动响应规律。超厚回填路基表面振动速度随车速提高而增加,速度响应时程曲线单个周期内的变化幅值与列车速度近似呈线性相关;超厚回填路基在荷载作用前后无明显沉降产生;路基板内同位置处横、纵向钢筋应变差异较小,且钢筋应变在垂直于线路方向上比沿线路方向上更容易产生差异;回填体内动土压力沿深度方向有明显的衰减趋势;路基板厚度越小,振动速度、回填体表层竖向加速度随车速变化越敏感,越容易造成路基表面位移响应幅值不稳定、回填体表层动土压力及竖向加速度峰值增大。(3)分析得到巨型溶洞超厚回填路基在列车荷载长期作用下的动力响应规律及动力沉降。速度响应时程曲线单个周期内的变化幅值几乎不随荷载作用次数发生变化;经预测分析,超厚回填路基在列车荷载作用下的最终沉降量约2.5mm,且列车两千次通过溶洞区段后沉降量将达到预测值的90%以上,填体各层沉降速率随着荷载作用次数增加均逐渐减小,回填体上部注浆可在一定程度上减少列车荷载造成的沉降;路基板内钢筋应变值最终会在合理范围内上下波动;填体内部动土压力会随着加载次数增加有小幅提升;竖向加速度峰值在填体内各层均呈抛物线形增长,且在上层填体内更快接近收敛值;路基板厚度越大列车荷载在回填体内的作用范围越小。(4)通过数值模拟分析得到动位移、动应力、加速度在巨型溶洞超厚回填路基内的分布及变化规律。动位移、动应力及加速度响应最明显的区域为道砟表层轨下位置,它们在道砟层内衰减迅速,其中设计时速下最大衰减率分别达到了97%、80%和99%以上;车速150 km/h~300 km/h范围内,隧道底板以下各位置最大竖向位移变化不超过千分之一毫米;路基板表层动位移在线路中线附近、回填厚度大的地方响应幅值较大;路基动位移响应超过-0.02mm的区域全部位于注浆层底面之上,一定程度上说明了上部注浆的合理性;动位移在设计时速下的最大响应幅值约0.66mm,其沿深度衰减的速度与回填材料有关;动应力及加速度在设计时速下的最大响应幅值分别达到21.3kPa、877.61mm/s~2,在同一深度位置处动应力和加速度随着车速的增大而增大。