不同煤灰脏污程度下道砟宏观强度及细观颗粒转动特性分析

作     者：王萌 肖源杰 张冲冲 杨涛 谭攀 卢明皎 WANG Meng;XIAO Yuanjie;ZHANG Chongchong;YANG Tao;TAN Pan;LU Mingjiao

作者机构：中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075 同济大学土木工程学院上海200092 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2024年第43卷第8期

页      面：2027-2041页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：湖南省自然科学基金杰出青年基金项目(2024JJ2073) 国家自然科学基金资助项目(52178443,51878673) 

主　　题：路基工程 有砟道床 道砟脏污 单调加载三轴压缩试验 智能颗粒传感器 抗剪强度 颗粒转动 

摘      要：道砟脏污易诱发有砟道床翻浆冒泥和差异沉降等病害,进而危及列车的平稳和安全运行。针对此工程难题,采用脏污指数(FI)配制不同煤灰脏污程度的道砟试样,开展室内大型单调加载三轴压缩试验,由试样内部不同位置处埋设的无线智能颗粒传感器(SmartRock)实时采集颗粒细观转动数据,分析不同煤灰脏污程度下道砟试样宏观剪切强度的变化规律及其与颗粒细观运动的关联机制。研究结果表明,煤灰脏污程度的增加在宏观上导致试样从应变硬化逐步过渡到应变软化;FI值为10%~15%时,试样峰值偏应力及似黏聚力值均最小;三轴试样内部道砟颗粒的转动主要表现为竖直面内的翻转,且清洁道砟试样内部颗粒在竖直面内的翻转随其距试样底部高度的下降而逐渐减弱,试样侧边缘对道砟颗粒运动的约束作用逐渐增强;当FI值达15%时,试样内部道砟颗粒的翻转无明显规律,或因颗粒间的传力骨架已逐渐被破坏;然而当FI值15%时,试样内部道砟颗粒间的翻转运动差异性明显增大,致其力学稳定性降低;道砟颗粒转动的均匀性在一定程度上决定了其宏观强度性能,并可用于预估煤灰脏污程度。该研究成果或可为有砟道床煤灰脏污程度无损评定、清筛周期优化及智能养维提供理论依据和技术参考。