考虑脏污材质的有砟道床力学行为及变形机理

摘要

为研究脏污颗粒材质与道砟颗粒之间的相互作用机理,选用硬(沙粒)、软(煤灰)两种典型脏污颗粒建立了轨枕-道床-基床表层多层多尺度离散元模型,开展了不同脏污条件下道床支撑刚度试验,标定了接触模型的微观参数。在此基础上,从宏观微观角度分析了脏污颗粒材质对道床力学行为及变形特性的影响。结果表明,脏污颗粒强度的提高,使道床支撑刚度增大;脏污颗粒使枕侧力链萌生,接触力链扩散角度减小,且硬颗粒使道砟接触力键均匀系数γ提高了约50.4%;脏污颗粒使基床表层平均应力增大,软颗粒使其平均应力增加了2 kPa,而硬颗粒使其平均应力增加了1 kPa;硬颗粒可以有效抑制道砟颗粒位移,使轨道结构弹性、塑性变形和耗散能U_(d)均减小;随着脏污颗粒材质由硬到软,道床沉降所占比例增大到约40.5%,路基表层减小到约59.5%。因此,建议铁路线路养护维修时应考虑脏污颗粒材质的影响,制定不同养护维修策略,以提高养护维修效率。