鐵路碎石道砟靜態壓碎行為數值模擬

張 徐， 趙春發， 翟婉明

(西南交通大學牽引動力國家重點實驗室，四川 成都610031)

大量現場觀測表明，在列車荷載長期往復作用 下，道床內部的碎石道砟會出現不同程度的破碎與粉化現象［1］. 道砟破碎和粉化會導致道床臟污與板結，使道床彈性下降，并增強輪軌動力作用，加快道床宏觀殘余變形和軌道結構沉降，進而惡化軌面幾何狀態，加劇輪軌動力作用.如此惡性循環，可能導致軌道結構狀態超過安全使用限度，引發行車安全事故.我國既有鐵路經過6 次大提速后，干線旅客列車最高時速達到200 km/h 以上;2008 年以來，建成并開通時速200 km/h 以上高速鐵路1 萬余km(截止2013 年底).伴隨我國鐵路提速與高速化發展，道砟破碎、粉化導致的有砟軌道道床病害問題日益突出，由道床病害引起的軌道養護維修工作量顯著增加，這需要深入研究碎石道砟及散體道床的力學行為與劣化機理，并在掌握道砟破壞和道床變形基本規律的基礎上，發展、完善提速及高速有砟軌道結構設計、養護維修理論與方法.

道砟破碎與道砟顆粒強度及其承受的荷載有關，也與道砟材質及其內部應力分布、微裂縫缺陷有關［2］，研究單個道砟破碎的細觀力學行為有利于揭示道砟顆粒間相互接觸導致破碎的機理.國內外學者通過靜態壓碎試驗研究了道砟顆粒的強度特征，如McDowell、蘇勇等分別測試了粒徑10 ～50 mm 道砟的靜態壓碎強度，指出單顆粒道砟靜態壓碎的特征強度服從Weibull 分布［3-5］.

室內試驗可……