基于离散元方法的道床捣固及吹砟维护机理

为从细观上研究捣固和吹砟的维护机理，建立了离散元道砟箱数值模型，并耦合多体动力学的捣固镐模型和计算流体力学的吹砟管模型，对捣固与吹砟的作业全过程进行可视化模拟，基于离散元耦合数值模拟，对比分析了2种道床维护方法对道床扰动及作业后轨枕沉降.结果表明：吹砟作业各阶段对道床的扰动和道砟平均接触力均小于捣固，且扰动主要集中在下插阶段，吹砟作业过程中道砟颗粒速度峰值和接触应力峰值仅为捣固的37.5%和38.9%；捣固后，轨枕底部区域密实度提高了约13.6%，轨枕间上部和下部区域密实度分别降低了约21.0%和提高了约4.8%；吹砟后，轨枕底部区域密实度提高了约6.5%，轨枕间上部和下部区域密实度几乎无变化；在轨枕底部吹入碎石，吹砟作业极大地改善了轨枕底的接触状态和应力扩散，轨枕与道砟颗粒接触数增加了约243%，荷载传递更均匀；1 000次循环加载后，吹砟作业后的轨枕沉降相较捣固和未维护工况分别减少了约18.1%和44.4%.