高等軌道岩土工程有砟道床(翻譯版)（簡體書）

該書是有砟道床研究集大成者，凝聚了作者及其研究團隊10多年研究及國際先進有砟道床應用技術。該書系統深入介紹了有砟道床試驗、模型、理論與數值分析，對有砟道床理論進行了深刻剖析。同時該書還對有砟道床級配、土工格柵應用、檢測維修、環境保護進行了闡述，指導有砟道床新技術應用。該書對我國鐵路工務人員、科研院所研究及師生具有重要參考和實用價值。

布迪馬·因卓拉特納教授是國際知名的巖土工程研究員及顧問。畢業于倫敦大學帝國理工學院土木工程專業， 后于帝國理工學院獲得土力學碩士學位， 隨后獲得加拿大阿爾伯塔大學巖土工程博士學位。現任澳大利亞伍倫貢大學土木、礦業與環境工程學院教授及主任。２００９ 年獲上海理工大學土木工程專業榮譽教授。他對鐵路巖土工程、軟黏土工程、地基處理、環境巖土工程與巖土水力學等專業在交通基礎設施工程及大壩工程中的應用做出了杰出的貢獻。

在他的領導下， 伍倫貢大學巖土力學與鐵路工程中心已經發展成為一個在地基加固和運輸巖土力學方面的機構， 承擔著國家和國際研究及咨詢工作。

他多年的努力得到了國際認可。在其獲得的眾多獎項中， 尤為突出的是： ２００９ 年由澳大利亞巖土力學學會舉辦的ＥＨ Ｄａｖｉｓ 紀念講座， 表彰其在巖土工程理論與實踐方面的突出貢獻， 同年， 由澳大利亞聯邦政府舉辦的商業高等教育圓桌會議授予其軌道創新獎。除本書外， 他還編著了４ 本書， 在國際期刊和會議上發表３５０ 余篇論文， 受邀進行全球主題演講３０余場。他的數篇作品已獲得加拿大巖土工程學會和瑞典巖土工程學會組織的國際巖土力學計算方法與發展協會頒發的杰出貢獻獎。

韋杜德·薩利姆博士是澳大利亞昆士蘭黃金海岸市政府環境與交通部高級巖土工程師。畢業于孟加拉工程技術大學， 于泰國亞洲理工學院獲得巖土工程碩士學位， 并獲得伍倫貢大學巖土工程博士學位。他是伍倫貢大學巖土力學與鐵路工程中心兼職研究員， 曾是悉尼鐵路公司的巖土工程師。他是一部關于軌道巖土工程書籍與多篇鐵路現代化領域的各種國際期刊和會議的技術論文的合著者。

喬拉查特·魯吉齊亞特卡門喬恩博士是伍倫貢大學土木工程高級講師。他畢業于泰國孔敬大學土木工程專業， 于泰國亞洲技術研究所獲得碩士學位。之后他在伍倫貢大學獲得了巖土工程博士學位。他的專業領域包括交通基礎設施地基加固和軟黏土工程。２００９年， 他獲得了國際巖土力學計算方法與發展協會的論文獎。此外， 由于他在交通基礎設施軟土地基穩定方面的創新， 于２００６ 年獲伍倫貢開拓者獎。他在國際期刊和會議上發表了５０ 多篇文章。

譯者序

序

前言

作者簡介

第１ 章　緒論 １

　１. １　軌道下部結構性能 １

１. １. １　臟污 ２

１. １. ２　排水 ２

１. １. ３　路基失穩 ４

１. １. ４　道砟和軌枕劣化 ４

１. １. ５　橫向約束 ５

１. １. ６　荷載.變形 ５

　１. ２　碳足跡及其啟示 ６

　１. ３　研究領域 ７

　參考文獻 ７

第２ 章　軌道結構和鋼軌荷載 ９

　２. １　軌道結構類型 ９

２. １. １　有砟軌道 １０

２. １. ２　板式無砟軌道 １０

　２. ２　有砟軌道結構組成 １１

２. ２. １　鋼軌 １１

２. ２. ２　扣件系統 １２

２. ２. ３　軌枕 １２

２. ２. ４　道砟層 １２

２. ２. ５　底砟層 １５

２. ２. ６　路基 １６

　２. ３　軌道承受荷載 １６

２. ３. １　垂向力 １６

２. ３. ２　橫向力 ２０

２. ３. ３　縱向力 ２１

２. ３. ４　沖擊荷載 ２１

　２. ４　荷載傳遞機理 ２３

　２. ５　應力測定 ２５

２. ５. １　Ｏｄｅｍａｒｋ 法 ２５

２. ５. ２　齊默曼法 ２５

２. ５. ３　梯形估算法（２ ∶ １ 法） ２７

２. ５. ４　Ａｒｅｍａ 推薦方法 ２７

　參考文獻 ３０

第３ 章　道床性能的影響因素 ３２

　３. １　單體顆粒的物理性質 ３２

３. １. １　粒徑 ３２

３. １. ２　道砟顆粒形狀 ３３

３. １. ３　顆粒表面粗糙度 ３４

３. １. ４　母巖強度 ３５

３. １. ５　顆粒抗壓強度 ３５

３. １. ６　耐磨和抗風化性能 ３５

　３. ２　道砟的散體特性 ３６

３. ２. １　粒徑分布 ３６

３. ２. ２　孔隙率（或密度） ３８

３. ２. ３　含水量 ３８

　３. ３　荷載特性 ３９

３. ３. １　圍壓 ３９

３. ３. ２　荷載歷史 ４０

３. ３. ３　當前應力狀態 ４０

３. ３. ４　荷載循環次數 ４２

３. ３. ５　荷載頻率 ４３

３. ３. ６　荷載幅值 ４４

　３. ４　道砟顆粒劣化 ４６

３. ４. １　顆粒破碎量化 ４６

３. ４. ２　道砟破碎影響因素 ４７

３. ４. ３　主應力比對顆粒破碎的影響 ４７

３. ４. ４　圍壓對顆粒破碎的影響 ４８

　參考文獻 ５１

第４ 章　道砟室內試驗和道砟劣化評估的

研究現狀 ５４

　４. １　靜三軸試驗 ５４

４. １. １　大型三軸試驗儀 ５４

４. １. ２　試驗道砟介紹 ５５

４. １. ３　試樣制備 ５６

４. １. ４　試驗過程 ５７

　４. ２　道砟單體顆粒壓碎試驗 ５７

　４. ３　動三軸試驗 ５８

４. ３. １　棱柱體三軸試驗儀 ５８

４. ３. ２　試驗材料 ５９

目錄　Ⅸ　

４. ３. ３　試驗材料準備 ６２

４. ３. ４　動三軸試驗 ６３

　４. ４　沖擊試驗 ６４

４. ４. １　落錘試驗機 ６４

４. ４. ２　測試儀器 ６５

４. ４. ３　試驗材料 ６５

４. ４. ４　試樣準備 ６７

４. ４. ５　沖擊試驗過程 ６７

　參考文獻 ６８

第５ 章　有無土工合成材料和減振墊的

有砟道床性能 ７０

　５. １　單調荷載作用下道床的力學響應 ７０

５. １. １　應力.應變特性 ７０

５. １. ２　抗剪強度和剛度 ７４

５. １. ３　三軸剪切試驗的顆粒破碎 ７６

５. １. ４　道砟臨界狀態 ７８

　５. ２　道砟單體破碎強度 ７９

　５. ３　循環荷載作用下道砟的力學響應 ８０

５. ３. １　沉降響應 ８０

５. ３. ２　應變特性 ８１

５. ３. ３　顆粒破裂 ８３

　５. ４　重復加載下道砟的力學響應 ８５

　５. ５　圍壓對道床性能影響 ８５

　５. ６　能量吸收材料———減振墊 ８７

　參考文獻 ９０

第６ 章　現有軌道結構的變形模型 ９２

　６. １　道床的塑性變形模型 ９２

　６. ２　其他塑性變形模型 ９４

６. ２. １　臨界狀態模型 ９４

６. ２. ２　彈塑性本構模型 ９６

６. ２. ３　邊界面塑性模型 １００

　６. ３　顆粒破碎模擬 １０２

　參考文獻 １０４

第７ 章　道砟本構模型 １０６

　７. １　顆粒破碎的模擬 １０６

７. １. １　計算道砟基本摩擦角.ｆ １０９

７. １. ２　顆粒破碎對摩擦角的影響 １０９

　７. ２　單調加載的本構建模 １１１

７. ２. １　應力應變參數 １１１

７. ２. ２　增量式本構模型 １１２

　７. ３　循環加載的本構建模 １２１

７. ３. １　各向異性初始應力狀態下的

剪切 １２２

７. ３. ２　循環加載模型 １２３

　７. ４　模型驗證與討論 １２６

７. ４. １　數值方法 １２６

７. ４. ２　模型參數計算 １２６

７. ４. ３　單調加載模型預測 １２７

７. ４. ４　分析模型與有限元預測值的對比

分析 １２９

７. ４. ５　循環加載模型預測 １３０

　參考文獻 １３３

第８ 章　軌道排水和土工織物的應用 １３５

　８. １　排水 １３５

８. １. １　底砟排水 １３６

８. １. ２　排水要求 １３６

　８. ２　臟污指標 １３７

８. ２. １　臟污指數和臟污百分比 １３７

８. ２. ２　孔隙臟污百分比 １３７

８. ２. ３　相對臟污率 １３８

　８. ３　土工織物在軌道中的應用 １３９

　８. ４　作為下部排水結構的豎向土工合成

材料排水管 １４２

８. ４. １　試驗儀器和過程 １４２

８. ４. ２　試驗結果及分析 １４２

　參考文獻 １４３

第９ 章　底砟層的作用———排水和

過濾 １４５

　９. １　底砟層設計標準 １４５

９. １. １　過濾與透水標準 １４５

９. １. ２　底砟選擇案例研究 １４７

　９. ２　顆粒過濾的經驗研究 １４９

９. ２. １　自然資源保護服務（ＮＲＣＳ）

方法 １４９

９. ２. ２　自過濾方法 １５１

　９. ３　排水和過濾的數學公式 １５１

９. ３. １　幾何概率模型 １５２

９. ３. ２　顆粒滲透模型 １５５

　９. ４　收縮粒徑分布模型 １５５

９. ４. １　過濾層壓實 １５５

９. ４. ２　過濾層厚度 １５６

９. ４. ３　占主導地位過濾層的收縮尺寸 １５７

９. ４. ４　控制過濾層的收縮尺寸 １５７

９. ４. ５　路基土參數的代表值 １５７

Ⅹ 高等軌道巖土工程———有砟道床（翻譯版）

　９. ５　基于收縮標準的過濾有效性評估

標準 １５８

９. ５. １　Ｄｃ９５模型 １５８

９. ５. ２　Ｄｃ３５模型 １５９

　９. ６　設計準則的含義 １５９

　９. ７　多孔介質穩定狀態下的滲流壓力 １６０

９. ７. １　基于康采尼.卡曼方程理論的

發展 １６０

９. ７. ２　有效直徑公式 １６１

　９. ８　循環荷載作用下底砟的過濾性能 １６２

９. ８. １　室內模擬 １６２

９. ８. ２　循環荷載作用下底砟層的變形

特征 １６５

９. ８. ３　循環荷載作用下底砟應變與

孔隙率關系 １６６

９. ８. ４　循環荷載作用下底砟的水力

滲流 １６９

　９. ９　循環荷載作用下顆粒遷移的時變

地下水過濾模型 １７１

９. ９. １　時變一維散體過濾層的壓縮 １７１

９. ９. ２　累積因子 １７３

９. ９. ３　細顆粒累積導致孔隙率降低的

數學描述 １７４

９. ９. ４　基于時間的水力傳導模型 １７５

　參考文獻 １７６

第１０ 章　軌道性能驗證的現場試驗 １８１

　１０. １　場地位置和軌道鋪設 １８１

１０. １. １　實地勘測 １８１

１０. １. ２　軌道鋪設 １８２

　１０. ２　現場測試設備 １８４

１０. ２. １　壓力計 １８４

１０. ２. ２　位移傳感器 １８５

１０. ２. ３　沉降樁 １８５

１０. ２. ４　數據收集系統 １８６

　１０. ３　數據采集 １８６

　１０. ４　結果與討論 １８６

１０. ４. １　鋼軌下和軌枕邊緣的道床豎向

位移 １８７

１０. ４. ２　道砟層的平均變形 １８７

１０. ４. ３　道砟層的平均剪應變和平均

體積應變 １９０

１０. ４. ４　道床內不同層間的原位應力 １９０

１０. ４. ５　試驗結果與參考文獻比較 １９１

　參考文獻 １９２

第１１ 章　道砟密實和破裂的離散

單元法建模 １９４

　１１. １　離散單元法和ＰＦＣ２Ｄ １９４

１１. １. １　計算法則 １９５

１１. １. ２　接觸本構模型 １９５

　１１. ２　顆粒破裂模擬 １９７

　１１. ３　基于ＰＦＣ２Ｄ的道砟力學特性數值

模擬 １９８

　１１. ４　道砟破裂行為 ２０３

　１１. ５　循環荷載作用下接觸力鏈的發展

機理 ２０８

　參考文獻 ２０９

第１２ 章　軌道有限元模擬及應用

案例研究 ２１３

　１２. １　軌道下部結構中土工復合材料的

應用 ２１３

１２. １. １　有限元分析 ２１５

１２. １. ２　現場測試與有限元預測結果

對比分析 ２１７

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