中文摘要：

本项目针对风沙环境下铁路有碴道床在列车往复荷载下的非均匀沉降和弹性降低现象，采用离散元方法对沙粒-道碴混合颗粒系统的动力特性进行了数值模拟。首先针对道碴颗粒的非规则形态，采用四元素法构造组合颗粒单元，并通过直剪试验进行了离散元数值模拟和试验验证；同时，重点讨论了不同的组合颗粒形态对剪切强度的影响。考虑到颗粒间滑动与滚动摩擦的共同影响，针对颗粒介质的滚动摩擦机理进行了深入研究，并通过滚动实验进行模型检验和参数确定。在风沙条件下，对不同配比下的沙石混合体的宏观弹性模量和沉降量进行了试验测试和数值模拟，重点分析了不同含沙量下沙-石混合体的力链强度和配位数分布规律，揭示了弹性模量随含沙量变化的微观内在机理。为更真实地模拟有碴道床的工作状态，设计了道碴箱试验，研究了道床的累积沉降量与含沙量的关系。