编号：FTJS09443
篇名：粗、细粒径煤质对道砟颗粒剪切性能的影响
作者：陈宪麦 陈楠 王日吉 李赛 董春敏
关键词： 直剪试验 粒径级配 离散元 剪切性能 脏污程度
机构： 中南大学土木工程学院 重载铁路工程结构教育部重点实验室
摘要： 为探究脏污材料的粒径级配对道砟工作性能的影响,针对清洁道砟和不同粒径煤质污染的脏污道砟进行离散元仿真,采用离散元法对清洁道砟分别添加粗、细2种粒径级配的脏污材质,在脏污程度为20%,30%和40%和法向加载应力为20,50和100 kPa等不同工况下进行大型直剪试验模拟,从微细观层面分析脏污材料粒径与脏污程度对道砟剪切力学特性的影响,根据已有的试验数据验证离散元模型参数和模拟结果的准确性。研究结果表明:道砟的剪切应力随剪切箱顶板法向荷载的增大而增大、道砟体积剪胀量随法向荷载增大而减小;剪切试验模拟后,颗粒间的较大接触力沿剪切箱左下—右上角连线分布,且脏污材料粒径越小,污染程度越大,会导致较大接触力分布范围越广;与粗粒径煤炭相比,细粒径煤粉显著降低道砟颗粒间的配位数、接触力、剪切应力等力学特性,且污染程度越大现象越明显,细粒径级配的脏污材质更易导致道砟剪切性能降低;在细粒径煤质污染的道砟集料中,煤粉会很大程度地填充道砟颗粒间的空隙,随脏污程度增大,道砟间填充的煤粉越多更容易处于悬浮状态,导致道砟颗粒间的相互作用力逐渐向煤粉颗粒间的相互作用力转变,使道砟抵抗外荷载的能力降低,这也是煤粉污染的道砟集料比煤炭污染的道砟力学性能下降更多的主要原因。
