动荷载作用下道砟嵌入路基土细观特性研究

作     者：张杰 聂如松 黄茂桐 谭永长 郭一鹏 

作者机构：中南大学土木工程学院 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室 长沙理工大学土木工程学院 

出 版 物：《铁道学报》 (Journal of the China Railway Society)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金(U2368210,51878666,52008038) 湖南省自然科学基金(2024JJ5035) 高速铁路建造技术国家工程实验室开放基金(HSR201905) 

主　　题：重载铁路 有砟轨道 道砟嵌入 细观特性 离散元 

摘      要：为研究动荷载作用下道砟嵌入路基土的细观特性，建立道砟嵌入路基土三轴离散元（DEM）模型，重点分析道砟嵌入过程中配位数的演化特征、平均法向接触力及接触方向的演变规律，并探讨道砟-路基土接触界面整体和局部应力分布特征。研究结果表明，随着加载次数增加，道砟配位数逐渐增加，而路基土配位数减少，且越靠近道砟-路基土接触界面，土颗粒配位数越低，道砟嵌入导致接触部位的土体稳定性下降。动荷载通过道砟以近90°的力链方向传递至路基土，其中道砟之间平均接触力最大，其次是道砟与路基土之间，而路基土之间平均接触力最小。随着加载的持续进行，道砟不断嵌入下方土体，增大了道砟和路基土之间的接触面积，使接触界面的应力分布逐渐趋于均匀，从振次1到振次80，道砟-路基土接触界面处局部平均接触应力与整体平均应力的比值从4.80降至1.57。研究成果可加深对动荷载作用下道砟嵌入路基土现象的理解。