摘要：隧道在复杂地质和高水压环境下易产生衬砌裂损、渗漏水及隧底变形等病害,尤其是隧底隆起,对铁路安全和轨道平顺性构成威胁。提出水是隧底隆起的源头,基于水致泥岩膨胀与高水压对隧底及衬砌结构局部作用效应,构建隧底结构-荷载模型,并建立有限元模型分析不同隧底围压下结构变形与层间损伤。计算结果表明:隧底围压增加导致结构层间及施工缝界面黏结失效迅速发展,轨道高低、水平、三角坑不平顺性增大,节段挤出效应显著;双线隧道更易发生显著的结构及轨道变形,单线隧道在相同条件下可减少80%隆起量;仰拱厚度不足加剧结构变形和层间离缝,仰拱隆起与无砟轨道上拱变形呈非线性,双线隧道仰拱厚度不足0.2 m时,结构隆起与上拱变形快速增加,层间黏结破坏的临界围压由厚度0.6 m的1.3 MPa降至厚度0.3 m的0.9 MPa。计算结果验证了结构-荷载模型的科学性,其揭示的隆起与上拱变形规律对铁路设计、建造与运维具有重要作用。

摘要：为解决铁路道砟级配设计中道砟试样孔隙空间分布特性难以精准解析的难题,创建一套基于离散单元法与图像识别技术融合的道砟孔隙空间分布量化分析方法,为大尺度道砟颗粒孔隙空间分布特性的反演提供新的解决方案。通过自编图像识别算法,实现层间孔隙空间分布的精准量化,并结合离散元理论分析结果,研究不同级配道砟孔隙率与力学性能的关系。研究结果表明:级配孔隙不均匀系数与不同级配试样的塑性变形量存在相关系数为0.96的显著正相关关系。道砟集料的抗变形能力与道砟集料内部的接触力分布均匀性呈强相关关系。建议在道砟的级配设计时,将级配孔隙不均匀系数及道砟集料内部应力分布均匀性作为合理级配评价的主要因素。本研究可为实现我国铁路道砟级配的多元化、延长有砟道床的使用寿命、节约道砟资源提供参考。