400 km · h^－1高速铁路级配碎石基床建养期劣化的细观机制

Microscopic Mechanisms of Deterioration in High-Speed Railway Subgrade Bed with Graded Gravel under 400 km · h^-1 during Construction and Maintenance

摘要

针对400 km · h^-1高速铁路级配碎石基床，依据施工及列车荷载特征，提出基于智能振动压实仪的级配碎石基床建养快速模拟方法；开展骨架悬浮、骨架密实与悬浮密实3个类型的级配碎石试样建养模拟试验，采用干密度、动刚度等指标表征基床宏观劣化特性；分别选取6个典型建养节点，进行级配碎石试样X射线计算机断层（X-CT）试验，揭示基床建养期劣化细观机制。结果表明：通过优化调整振动压实设备的激振参数能够有效模拟基床动应力；建养模拟试验中不同类型试样动刚度曲线均存在嵌锁点，可用其表征基床宏观劣化特性；随着加载次数的增加，不同类型试样孔隙率均逐渐减小且在劣化阶段渐趋稳定，骨架密实型试样孔隙率最小且趋近于1%；不同类型试样孔隙丰度变化与动刚度一致，均存在嵌锁点，且随加载次数先减后增，骨架密实型试样的孔隙丰度最小，为0.67，故可将孔隙丰度作为表征基床劣化的指标。

Abstract

Based on the intelligent vibration compactor and the characteristics of construction and train loads, a rapid simulation method for the construction and maintenance of subgrade bed with graded gravel was proposed for the subgrade bed with graded gravel in a 400 km · h^-1 high-speed railway. Simulation experiments were conducted on three types of graded gravel specimens: skeleton-suspension, skeleton-dense, and suspension-dense. The macro-deterioration characteristics of the subgrade bed were characterized and analyzed by indicators using dry density and dynamic stiffness. Six typical construction and maintenance nodes were selected to conduct X-ray computed tomography (X-CT) tests on graded gravel specimens, revealing the micro-deterioration mechanisms during the construction and maintenance phase. The results indicate that the dynamic stress of the subgrade bed could be effectively simulated by optimizing and adjusting the excitation parameters of vibration compaction compactor, thus proposing a rapid simulation method. In the construction and maintenance simulation experiments, the dynamic stiffness curves of specimens with different types exhibited locking points, which could be used to characterize the macro-deterioration characteristics of the subgrade bed. As the loading cycles increased, the porosity of specimens with different types gradually decreased and tended to stabilize during the deterioration stage. The porosity of the specimens with skeleton-dense gradation was the smallest and approached 1%. The variations in porosity abundance of specimens with different types were consistent with the dynamic stiffness, with locking points observed in all specimens. The porosity abundance first decreased and then increased as the loading cycles increased. The specimens with skeleton-dense gradation had the lowest porosity abundance, at 0.67. Therefore, porosity abundance could be used as an indicator to characterize the deterioration of subgrade bed.

Graphical abstract

关键词

高速铁路 / 基床 / 级配碎石 / 建养期 / 劣化 / 细观机制 / X-CT

Key words

High-speed railway / Subgrade bed / Graded gravel / Construction and maintenance / Deterioration / Microscopic mechanism / X-CT

随着列车运营速度的提升，400 km · h^－1等级高速铁路建设成为必然^［1-2］，其对下部路基振动压实质量控制更为严苛。同时，在400 km · h^－1及更高速度条件下能否满足路基工后沉降小于15 mm限值^［3］也值得商榷。

路基建造与养护密不可分^［4］，路基振动压实质量是其服役性能的保障，而服役性能则是振动压实质量的反馈。当前，学者们多关注于压实质量控制^［5-7］、服役性能评价^［8-10］等单一层次，并未开展路基压实到服役阶段的一体化研究，制约了路基服役性能的提升。为保障更高速度下铁路路基的服役性能，在运营前快速评估路基填筑质量及安全性能至关重要。例如，刘钢等^［11］基于小型平板载荷试验，评价了铁路路基砾石类填料压实质量；钱建固等^［12］借助动力离心模型试验，分析了饱和软土路基的累计变形响应规律；杨果林等^［13］开展大型模型试验分析了高铁微膨胀性填料路基的变形特性。

上述学者均为路基压实或服役阶段的性能评价提供了理论指导，然而在更高运营速度的背景下，现有研究仍存在以下问题。第一，现有模拟方法仍聚焦于压实质量或服役性能评价单一层次，缺少建养一体化快速模拟方法，导致对于级配碎石基床服役性能劣化的评估研究较少。第二，现有试验方法或试验设备大多笨重、复杂，缺少更加快速、轻便的试验手段。第三，既有模拟方法未能提供400 km · h^-1速度下的载荷条件，限制了更高速度下路基响应特征的模拟。因此，亟须提出一种高铁路基快速模拟方法研究高速铁路路基级配碎石基床建养期劣化特性。

高速铁路路基级配碎石基床在建养期的劣化特性与其内部细观孔隙动态演化特征密切相关。目前，X射线计算机断层扫描（X-Ray Computed Tomography，X-CT）试验与数字图像处理技术相结合的方法被广泛用于精准量化粗粒土填料内部孔隙的细观结构特征^［14］，是1种揭示粗粒土填料微观行为的有效工具^［15-17］。为量化孔隙细观结构特征，诸多学者基于孔隙率^［18］、孔隙数量^［19］、孔隙体积^［20］以及孔隙形状^［7］等多种指标表征孔隙特征，进而通过建立混合料宏观特征与多种孔隙指标的定量关系揭示混合料宏观行为的微观机理^{［18，21］}。在粗粒土填料方面，于群丁等^［7］基于X-CT试验揭示孔隙率、孔隙体积、孔隙形态和级配碎石渗透性能的关系。Liu等^［22］研究表明，随着冻融循环次数的增加，粗粒土的孔隙率逐渐增大，内部土粒之间的黏结能力减弱，导致其强度下降。He等^［23］研究发现循环加载使粗粒土大孔隙数量减少，小孔隙数量增加，微孔比例增加，并且将长孔隙转化为椭球和圆球形孔隙。另外，Xie等^［24］研究表明级配碎石在持续振动荷载作用下存在劣化现象，并进一步揭示了颗粒形状与其压实劣化的关系。然而，关于孔隙特征与粗粒土填料建养期劣化行为的关系研究较少，亟需开展级配碎石基床建养期劣化行为与孔隙关系的研究。

为实现高速铁路级配碎石基床的建养快速模拟，揭示基床劣化行为与其孔隙特征的关联机制，基于智能振动压实仪，根据施工荷载及列车荷载特征，首次提出级配碎石基床建养快速模拟方法；然后，开展不同类型的级配碎石基床建养模拟试验，基于级配碎石物理力学性能特征表征基床建养宏观劣化特性；最后，基于级配碎石宏观劣化特性，分别选取6个典型建养节点的试样，开展X-CT与图像处理试验，揭示基床建养劣化的细观机制。研究结果为更高时速铁路级配碎石基床的全生命周期维护提供理论指导。

1 级配碎石基床建养快速模拟方法

1.1　级配碎石基床压实模拟方法

相关研究^{［5，24-26］}已经证明，采用平板振动压实仪可精确模拟出现场粗粒土填料碾压过程，故采用图1所示的大型智能振动压实仪IC-1开展级配碎石振动压实试验。该设备主要由数据采集系统、支架、配重块、激振系统、激振头和压实桶组成。

相较于常规平板振动压实仪，IC-1可实时采集数据并计算输出压实过程中填料干密度ρ_rd和动刚度K_rb，其计算式如下。

{\rho }_{\mathrm{r}\mathrm{d}}=\frac{\mathrm{4}m}{\mathrm{\pi }{D}^{\mathrm{2}}(h_{\mathrm{0}}-x_{\mathrm{2}})}（1）

K_{\mathrm{r}\mathrm{b}}=\frac{m_{\mathrm{e}}{r}_{\mathrm{e}}{\omega }^{\mathrm{2}}\mathrm{s}\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{\Delta }\phi +m_{\mathrm{p}}g-m_{\mathrm{d}}{\ddot{x}}_{\mathrm{2}}\left|{\dot{x}}_{\mathrm{2}}=\mathrm{0}\right.}{x_{\mathrm{2}}\left|{\dot{x}}_{\mathrm{2}}=\mathrm{0}\right.}（2）

式中：m为填料质量；D为压实桶直径；h₀为填料初始高度；x₂为填料位移，通过内嵌位移传感器采集；m_e为激振系统偏心块质量；r_e为激振系统偏心距；ω为激振系统偏心块角速度；∆φ为滞后相位角；m_p为配重块质量；g为重力加速度；m_d为激振系统单元质量；ẋ₂为填料速度；ẍ₂为填料加速度，通过内嵌加速度传感器采集。

滞后相位角计算式如下。

\mathrm{\Delta }\phi =\omega \mathrm{\Delta }t（3）

式中：∆t为1个采样周期内激振头动位移与激振力达到各自峰值时的时间差，通过内嵌霍尔传感器采集。

振动压实试验参数（激振频率f，r_e，D，h₀以及填料含水率w）是决定室内振动压实质量的关键要素。本文中振动压实试验参数选取依据文献［27-28］所提出的粗粒土填料振动压实试验参数标准化方法，即f取填料1阶固有频率，并通过调节r_e控制最大激振力F_max与m_pg的比值为1.8，径径比（D与填料最大粒径d_max的比值）取3.9，厚径比（h₀与d_max的比值）取3.5，w取填料临界含水率。文献［24，29］均采用该方法确定压实试验参数，获得物理力学性能优异的压实试样，说明该方法合理可行。

1.2　级配碎石基床服役模拟方法

文献［30-31］将激振器作为模拟列车荷载的装置，激振力F主要由2个对称偏心块旋转产生，通过下式计算。

F=m_{\mathrm{e}}{r}_{\mathrm{e}}{\omega }^{\mathrm{2}}\mathrm{s}\mathrm{i}\mathrm{n}(\omega t)（4）

在1.1节中，IC-1同样通过2个对称偏心块旋转产生激振力，故可通过调节激振参数使IC-1施加在填料表面的动应力与实际路基一致，进而模拟路基服役过程。

列车运行时产生的激振力频率f_r受时速和车辆定距的影响，可通过式（5）计算。

f_{\mathrm{r}}=\frac{v}{\mathrm{3.6}L}（5）

式中：v为列车时速；L为车辆定距。

另外，根据叶阳升等^［32］提出的无砟轨道路基动荷载分配模型，可采用下式计算出1个转向架下路基动应力最大值σ_dmax。

{\sigma }_{\mathrm{d}\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}=\frac{\mathrm{2}\alpha Pl}{b-d}（6）

式中：α为动力系数，取1.35；P为列车静载；l为轨道纵向动应力分布长度，取3.5 m；b为轨道横向动应力分布宽度；d为底座板中部动荷载为0的范围，取0.85 m。

基于式（4），控制IC-1的f与实际列车f_r一致，并调节r_e使填料表面动应力最大值σ_max与实际路基表面σ_dmax相同。其中，IC-1中填料表面动应力σ_d由激振力产生，而静应力σ_s由激振系统和配重块的重力产生，可分别根据式（7）和式（8）进行计算。

{\sigma }_{\mathrm{d}}=\frac{\mathrm{8}F}{\mathrm{\pi }{D}^{\mathrm{2}}}（7）

{\sigma }_{\mathrm{s}}=\frac{\mathrm{2}(m_{\mathrm{p}}+m_{\mathrm{d}})g}{\mathrm{\pi }{D}^{\mathrm{2}}}（8）

最终得到IC-1中填料表面动应力σ，如式（9）所示。

\sigma ={\sigma }_{\mathrm{d}}+{\sigma }_{\mathrm{s}}（9）

CR400BF-J型列车L为17.5 m，则300，350以及400 km · h^－1车速所对应的f_r分别为11.90，13.89和15.87 Hz。以400 km · h^－1为例，IC-1的f为15.9 Hz，r_e为2.33 cm，D为155 mm，即可使IC-1产生的动应力与列车荷载产生的路基动应力相近。

因此，通过调节IC-1的参数（f，r_e和D）即可合理模拟出级配碎石基床的压实和服役期，即建养期全过程模拟。基于级配碎石基床建养快速模拟方法，可实时输出基床的物理力学特征，以及获取不同建养期的级配碎石基床试样，为深入探究基床建养期劣化特性和机理提供基础。

2 级配碎石基床建养X-CT试验

2.1　大型X-CT设备与参数

在级配碎石基床建养期，其物理力学性能与内部孔隙动态演化特征的关联机制尚不明晰。X-CT是获取粗粒土填料内部孔隙的重要方法之一，文献［19］已经证明该方法能够准确获取粗粒土填料孔隙演化特征。本研究采用穿透电压为500 kV，电流为1 500 μA，分辨率为500 nm的multiscaleVoxel-5000型X-CT扫描仪，如图2所示，保证X射线能够穿透直径为155 mm的级配碎石试样。

获得级配碎石试样的X-CT切片图像后，将其导入AVIZO软件进行降噪和滤波处理，并通过分水岭算法和阈值分割算法将孔隙与颗粒图像分离，最后三维重构出级配碎石试样内部孔隙与颗粒虚拟模型。文献［7］已表明该方法三维重构出的虚拟模型试样可真实反映粗粒土填料内部孔隙结构。

2.2　X-CT试验

试验所用级配碎石取自于广湛高速铁路路基所用的基床填料。基于TB 10001—2016《铁路路基设计规范》中的级配上下限，并按照陈坚等^［33］提出的土体类型确定方法，设计出骨架孔隙、骨架密实和悬浮密实3种类型（编号分别为R1，R2和R3）的级配碎石试样，其级配曲线如图3所示。为了分析级配碎石基床建养期的孔隙动态演化特征，选取建养典型节点的级配碎石开展X-CT试验，即对同一试样进行加载-扫描-再次加载，累计加载次数为2×10⁶次。

2.3　细观孔隙指标

从大小和形状2个层面量化级配碎石基床建养期内部孔隙动态演化特征。面孔隙率n_i 表征孔隙整体大小分布特征，计算式如下。

n_i=\frac{S_{\mathrm{v}i}}{S_i}\times \mathrm{100}\mathrm{\%}i=\mathrm{1,2},\dots ,i_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}（10）

式中：S_vi 为试样第i切片上孔隙对应的面积；S_i 为试样第i切片的面积；i_max为最大切片数量。

i_max的取值由下式确定。

i_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}=\frac{h_{\mathrm{0}}-x_{\mathrm{2}}}{\mathrm{\Delta }h}（11）

式中：Δh为相邻2切片的距离，取0.06 mm。

孔隙丰度C和拟球度F表征孔隙形状分布特征，计算式如下。

C=\mathrm{4}\mathrm{\pi }\frac{\sqrt[\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}]{\frac{\mathrm{3}V}{\mathrm{4}}}}{S}（12）

F=\frac{V}{\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{3}}\mathrm{\pi }\frac{d_{\mathrm{1}}{d}_{\mathrm{2}}{d}_{\mathrm{3}}}{\mathrm{8}}}（13）

式中：V为孔隙的真实体积；d₁，d₂和d₃分别为孔隙最大外接椭球体的长轴、中轴和短轴长度。

C反映孔隙形状与理想球体的接近程度，C越大说明孔隙形状越趋近于球体。F反映出孔隙形状的丰满程度，F越大则表示孔隙越丰满，反之则表示孔隙边缘残缺。另外，为了量化孔隙大小，根据文献［23］将孔隙分为大孔（V≥10 mm³）、中孔（1 mm³<V<10 mm³）和小孔（V≤1 mm³）3种类型。

3 级配碎石基床劣化机理分析

3.1　宏观劣化特征

基于文献［27］的高铁路基填料振动压实试验参数标准化方法确定压实期和服役期的试验参数，分别见表1和表2。压实期振动时间为350 s，文献［34］已经证明该时长可保证级配碎石基床的压实质量满足现场的要求。服役期选取时速400 km列车下的路基面应力。

图4为试样干密度随加载次数变化曲线，R1，R2和R3类型级配碎石基床压实期均加载350 s，加载次数分别为14×10³，11.9×10³和0.91×10³。由图4可知：3个类型的级配碎石试样干密度在压实初期均迅速增长，在压实后期逐渐稳定，在服役期小范围内波动，表明仅依据干密度难以判断基床在服役期的劣化特性；服役期R1，R2和R3的干密度分别为2.14，2.42和2.35 g · cm^－3，表明采用骨架密实型级配碎石可得到密实性最优的基床结构。

图5为试样动刚度随加载次数变化曲线。由图5可知：3个类型的级配碎石试样动刚度在压实期呈现出先增大后减小的趋势，在服役期呈现出逐渐减小的趋势，表明动刚度可量化出基床在建养期的劣化特性；建养期内基床动刚度在嵌锁点（A₃）后逐渐下降，且降低速率与级配类型密切相关，R1类型的基床动刚度降低速率最大，R2和R3降低速率较小；加载2×10⁶次后R1，R2和R3类型的基床动刚度分别为136.37，152.18和120.95 MN · m^-1。故应选取骨架密实型级配碎石作为高速铁路基床填料，可形成服役性能较优的路基基床结构。

为进一步揭示建养期级配碎石基床的劣化机制，基于动刚度演化特征选取同一试样的6个典型加载节点（图5中A₁—A₆），开展X-CT扫描试验，探究细观孔隙动态演化特性。6个节点分别为：试样加载次数为0的初始节点（A₁）、试样加载次数为3×10³的动刚度快速增加节点（A₂）、试样加载次数为5×10³的动刚度最大节点（A₃）、试样加载次数为14×10³的压实完成节点（A₄）、试样加载次数为1×10⁶的服役节点（A₅）以及试样加载次数为2×10⁶的服役节点（A₆）。各节点试样如图6所示。

3.2　孔隙率演化特征

图7为不同类型试样面孔隙率分布曲线。由图7可知：不同节点的面孔隙率沿试样高度呈U型分布^［18］，两端大中间小，该现象在A₁和A₂节点尤其显著；随着加载次数的增加，基床面孔隙率逐渐减小，且沿竖向分布更加均匀；在A₃，A₄，A₅和A₆节点基床面孔隙率变化不显著，表明基床内部孔隙被细颗粒填充且密实度较高。

在A₃节点后基床面孔隙率随加载次数的变化不显著，故对3个类型试样在A₃节点的面孔隙率进行分析，如图8所示。由图8可知：3个类型试样的面孔隙率均沿竖向呈U型分布，其中，R2的平均面孔隙率最小仅为2.3%，表明骨架密实型基床中细颗粒能够充分地填充到粗颗粒之间，形成较稳定的骨架结构。

图9为不同类型试样在不同节点的平均面孔隙率。由图9可知：3个类型试样的平均面孔隙率随加载次数的增加呈现出先迅速减小再缓慢减小的趋势，且在A₃节点后减小速率显著降低，表明细颗粒逐渐填充到粗颗粒之间形成骨架结构；R2的平均面孔隙率在不同建养节点均处于最小值，表明骨架密实型级配碎石的密实度大于其余2类，可将其作为高速铁路基床填料的优良级配。结合基床动刚度与面孔隙率演化规律，当面孔率变化速率较小时可认为基床处于服役劣化阶段。

3.3　孔隙形状演化特征

图10和图11分别为不同类型试样在不同建养节点的孔隙拟球度和丰度的概率密度分布。由图可知：随加载次数的增加，孔隙拟球度和丰度的分布均逐渐均匀；孔隙拟球度曲线峰值逐渐向右偏移，表明试样孔隙拟球度整体呈增大趋势；孔隙丰度曲线峰值向左偏移后向右偏移，说明基床的孔隙丰度整体呈先减小后增大的趋势。

图12为不同类型试样在不同建养节点的孔隙拟球度和丰度。由图12可知：随加载次数增加，3个类型试样的孔隙拟球度均表现出先快速增长再缓慢增长的趋势，在A₃节点后增长速率逐渐减小，孔隙被分割后逐渐趋于圆球形；R2的孔隙拟球度最大；随加载次数增加，3个类型试样的孔隙丰度均表现出先快速减小然后快速增长最后缓慢增长的趋势，且与动刚度均在嵌锁点（A₃节点）出现拐点，因此孔隙丰度可表征基床力学状态，当孔隙丰度增长时基床处于服役劣化状态；R2的孔隙丰度最小。综上，骨架密实型级配碎石试样的孔隙拟球度最大、孔隙丰度最小，力学性能最优。

4 结论

（1）基于智能振动压实仪提出的级配碎石基床建养快速模拟方法能够实现基床压实期和服役期的智能模拟，实时输出基床的物理力学指标，为基床劣化模拟提供新方法。

（2）在建养期骨架悬浮、骨架密实与悬浮密实3个类型基床的物理指标-干密度均快速增加后趋于稳定，而力学指标-动刚度均快速增加后逐渐减小，存在嵌锁点，故动刚度可用于表征基床劣化特性。骨架密实型试样的力学性能最优，动刚度可达152.18 MN · m^－1，可将其级配作为高速铁路基床最优级配。

（3）在不同建养节点不同类型试样的面孔隙率沿竖向均呈U型分布，即两端大中间小；在嵌锁点后试样的平均面孔隙率趋于稳定，骨架密实型试样的平均面孔隙率最小趋近于1%且分布更均匀。

（4）随加载次数增加，基床的孔隙拟球度逐渐增大后趋于稳定且分布逐渐均匀，而孔隙丰度先减小后增大，其中骨架密实型试样的孔隙丰度最小；孔隙丰度与动刚度均在嵌锁点处存在拐点，故可通过孔隙丰度表征基床的力学性能。

参考文献

[1] 何庆，徐双婷，高天赐，等.线路关键点对400 km/h高速铁路纵断面参数设计影响［J］.铁道工程学报，2022，39（11）：25-32.

[2] HE Qing， XU Shuangting， GAO Tianci， et al. The Influence of Line Key Points on Vertical Parameters Design of 400 km/h High-Speed Railway ［J］. Journal of Railway Engineering Society， 2022， 39 （11）： 25-32. in Chinese

[3] 王巍.350 km/h高铁32 m简支箱梁提速至400 km/h适应性分析［J］.铁道工程学报，2022，39（7）：50-54.

[4] WANG Wei. Analysis of Adaptability of the 32 m Simply-Supported Box Beam Used in the 350 km/h High Speed Railway with Speed Increasing to 400 km/h ［J］. Journal of Railway Engineering Society， 2022， 39 （7）： 50-54. in Chinese

[5] 国家铁路局. TB 10001—2016 铁路路基设计规范 ［S］.北京：中国铁道出版社，2017.

[6] National Railway Administration of the People's Republic of China. TB 10001—2016 Code for Design of Railway Earth Structure ［S］. Beijing： China Railway Publishing House， 2017. in Chinese ）

[7] 朱合华，李晓军，陈雪琴，等.基础设施建养一体数字化技术（2）-工程应用［J］.土木工程学报，2015，48（6）：114-121.

[8] ZHU Hehua， LI Xiaojun， CHEN Xueqin， et al. Digitization Techniques for Integrated Construction and Maintenance of Infrastructure， Part 2： Engineering Application ［J］. China Civil Engineering Journal， 2015， 48 （6）： 114-121. in Chinese

[9] 吴二鲁，朱俊高，郭万里，等.基于级配方程的粗粒料压实特性试验研究［J］.岩土力学，2020，41（1）：214-220.

[10] WU Erlu， ZHU Jungao， GUO Wanli， et al. Experimental Study of Compaction Characteristics of Coarse-Grained Soil Based on Gradation Equation ［J］. Rock and Soil Mechanics， 2020， 41 （1）： 214-220. in Chinese

[11] 张献民，吕耀志，董倩，等.基于弹性波理论的土石混填地基压实质量评价研究［J］.岩土工程学报，2015，37（11）：2051-2057.

[12] ZHANG Xianmin， Yaozhi LÜ， DONG Qian， et al. Evaluating Compaction Quality of Soil-Rock Mixture Based on Theory of Elastic Waves ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering， 2015， 37 （11）： 2051-2057. in Chinese

[13] 于群丁，王萌，肖源杰，等.考虑级配影响的透水性基床填料细观空隙特征研究［J］.铁道科学与工程学报，2024，21（1）：158-170.

[14] YU Qunding， WANG Meng， XIAO Yuanjie， et al. Investigating Meso-Scale Pore Characteristics of Unbound Permeable Aggregate Base Materials Considering Gradation Effects ［J］. Journal of Railway Science and Engineering， 2024， 21 （1）： 158-170. in Chinese

[15] 聂如松，肖玲，谭永长，等.运梁车荷载作用下粗粒土填料的回弹与累积塑性应变特性研究［J］.铁道科学与工程学报，2023，20（8）：2847-2857.

[16] NIE Rusong， XIAO Ling， TAN Yongchang， et al. Research on the Resilience Behaviour and Accumulated Plastic Strain Characteristics of Coarse-Grained Soil under Transporting Girder Vehicle Loading ［J］. Journal of Railway Science and Engineering， 2023， 20 （8）： 2847-2857. in Chinese

[17] 王天亮，张飞，宋宏芳，等.高速铁路路基粗粒土填料动静力力学特性试验研究［J］.铁道学报，2022，44（4）：127-135.

[18] WANG Tianliang， ZHANG Fei， SONG Hongfang， et al. Experimental Study on Dynamic and Static Mechanical Properties of Coarse-Grained Soil Filled in High-Speed Railway Subgrade ［J］. Journal of the China Railway Society， 2022， 44 （4）： 127-135. in Chinese

[19] 边学成，李书豪，万章博，等.路基注浆对高速铁路轨道-路基体系动力特性的影响［J］.振动与冲击，2022，41（4）：294-302.

[20] BIAN Xuecheng， LI Shuhao， WAN Zhangbo， et al. Influence of Injection Remediation on Dynamic Behaviors of a High-Speed Railway Track-Subgrade System ［J］. Journal of Vibration and Shock， 2022， 41 （4）： 294-302. in Chinese

[21] 刘钢，罗强，张良，等.铁路路基压实质量检测中的小型平板载荷试验分析［J］.岩土力学，2014，35（6）：1687-1694.

[22] LIU Gang， LUO Qiang， ZHANG Liang， et al. Analysis of Small-Sized Plate Loading Test of Quality Test on Railway Subgrade Compaction ［J］. Rock and Soil Mechanics， 2014， 35 （6）： 1687-1694. in Chinese

[23] 钱建固，王其伟.循环动载下软黏土路基变形响应的离心试验模拟［J］.岩土工程学报，2017，39（增2）：99-102.

[24] QIAN Jiangu， WANG Qiwei. Centrifugal Test Simulation of Deformation Response of Soft Clay Subgrade under Cyclic Dynamic Load ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering， 2017， 39 （）： 99-102. in Chinese

[25] 杨果林，段君义，胡敏，等.模拟降雨下微膨胀性路基膨胀变形行为试验研究［J］.中南大学学报（自然科学版），2020，51（7）：1842-1852.

[26] YANG Guolin， DUAN Junyi， HU Min， et al. Experimental Study on Swelling Behavior of Micro-Expansive Subgrade Subjected to Simulated Rainfall ［J］. Journal of Central South University （Science and Technology）， 2020， 51 （7）： 1842-1852. in Chinese

[27] BRISARD S， SERDAR M， MONTEIRO P J M. Multiscale X-Ray Tomography of Cementitious Materials： a Review ［J］. Cement and Concrete Research， 2020， 128： 105824.

[28] ZHANG J T， YANG J， LIU T J， et al. Study on Void Structure Reconstruction of Asphalt Mixture by X-Ray Computed Tomography and Otsu's Method ［J］. Advances in Materials Science and Engineering， 2020， 2020 （1）： 4546731.

[29] LING S L， SUN Y， SUN D Q， et al. Pore Characteristics and Permeability Simulation of Porous Asphalt Mixture in Pouring Semi-Flexible Pavement ［J］. Construction and Building Materials， 2022， 330： 127253.

[30] JIANG J W， ZHANG Z， DONG Q， et al. Characterization and Identification of Asphalt Mixtures Based on Convolutional Neural Network Methods Using X-Ray Scanning Images ［J］. Construction and Building Materials， 2018， 174： 72-80.

[31] REN D Y， XU J， SU S N， et al. Characterization of Internal Pore Size Distribution and Interconnectivity for Asphalt Concrete with Various Porosity Using 3D CT Scanning Images ［J］. Construction and Building Materials， 2023， 400： 132751.

[32] MAHMUD M Z H， HASSAN N A， HAININ M R， et al. Microstructural Investigation on Air Void Properties of Porous Asphalt Using Virtual Cut Section ［J］. Construction and Building Materials， 2017， 155： 485-494.

[33] DU Z Y， YUAN J， ZHOU Q Y， et al. Laboratory Application of Imaging Technology on Pavement Material Analysis in Multiple Scales： a Review ［J］. Construction and Building Materials， 2021， 304： 124619.

[34] XU H N， LI H Z， TAN Y Q， et al. A Micro-Scale Investigation on the Behaviors of Asphalt Mixtures under Freeze-Thaw Cycles Using Entropy Theory and a Computerized Tomography Scanning Technique ［J］. Entropy， 2018， 20 （2）： 68.

[35] LIU Y， DENG H W， XU J B， et al. Association Study on the Pore Structure and Mechanical Characteristics of Coarse-Grained Soil under Freeze-Thaw Cycles ［J］. Minerals， 2022， 12 （3）： 314.

[36] HE Z M， WANG P P， LIU Y X. Cumulative Deformation Prediction and Microstructure Change of Coarse-Grained Soil under Cyclic Loading ［J］. Soil Dynamics and Earthquake Engineering， 2023， 173： 108136.

[37] XIE K， CHEN X B， LI T F， et al. Experimental and Numerical Study on the Influence of Deterioration on the Mechanical Properties of Graded Gravel Fillers during Vibratory Compaction ［J］. Construction and Building Materials， 2023， 404： 133153.

[38] XIE K， CHEN X B， LI T F， et al. Experimental and Numerical Study on the Influence of Deterioration on the Mechanical Properties of Graded Gravel Fillers during Vibratory Compaction ［J］. Construction and Building Materials， 2023， 40： 133153.

[39] NIE Z H， CHEN Y， QI Q， et al. Investigating the Effects of Particle Spatial Evolutions on the Vibration-Induced Compaction Deformation of Gap-Graded Mixtures via DEM Models ［J］. Powder Technology， 2023， 428： 118841.

[40] 谢康，陈晓斌，尧俊凯，等.高铁路基填料振动压实试验参数标准化方法与应用研究［J］.岩石力学与工程学报，2023，42（7）：1799-1810.

[41] XIE Kang， CHEN Xiaobin， YAO Junkai， et al. Study on Standardization Method and Application of Vibration Compaction Test Parameters of High-Speed Railway Subgrade Filler ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering， 2023， 42 （7）： 1799-1810. in Chinese

[42] XIE K， LI T F， CHEN X B， et al. A Novel Method for Determining the Particle Breakage Contribution of High-Speed Railway Graded Aggregate and Its Application in Vibratory Compaction ［J］. Case Studies in Construction Materials， 2023， 19： e02281.

[43] XIE K， LI T F， CHEN X B， et al. A Framework for Determining the Optimal Moisture Content of High-Speed Railway-Graded Aggregate Materials Based on the Lab Vibration Compaction Method ［J］. Construction and Building Materials， 2023， 392： 131764.

[44] 商拥辉，徐林荣，蔡雨.浸水环境下重载铁路改良土路基动力特性研究［J］.岩土力学，2020，41（8）：2739-2745，2755.

[45] SHANG Yonghui， XU Linrong， CAI Yu. Study on Dynamic Characteristics of Cement-Stabilized Expansive Soil Subgrade of Heavy-Haul Railway under Immersed Environment ［J］. Rock and Soil Mechanics， 2020， 41 （8）： 2739-2745， 2755. in Chinese

[46] 王鑫越，余雷，褚宇光，等.架空式桩板结构路基静动力特性试验研究［J］.铁道科学与工程学报，2023，20（11）：4128-4139.

[47] WANG Xinyue， YU Lei， CHU Yuguang， et al. Experimental Study on Static and Dynamic Characteristics of Overhead Pile-Plate Structure Subgrade ［J］. Journal of Railway Science and Engineering， 2023， 20 （11）： 4128-4139. in Chinese

[48] 叶阳升，蔡德钩，魏少伟，等.高速铁路无砟轨道路基动应力分布特征及解析算法［J］.中国铁道科学，2020，41（6）：1-9.

[49] YE Yangsheng， CAI Degou， WEI Shaowei， et al. Distribution Characteristics and Analytical Method of Dynamic Stress on Subgrade of Ballastless Track for High-Speed Railway ［J］. China Railway Science， 2020， 41 （6）： 1-9. in Chinese

[50] 陈坚，罗强，张良，等.高速铁路基床表层级配碎石填料土体结构类型试验分析［J］.铁道学报，2015，37（11）：82-88.

[51] CHEN Jian， LUO Qiang， ZHANG Liang， et al. Experimental Analysis on Soil Structure Type of Graded Gravelly Soil Filling Surface Layer of Subgrade of High Speed Railway ［J］. Journal of the China Railway Society， 2015， 37 （11）： 82-88. in Chinese

[52] 朱俊高，轩向阳，薄以霆.表面振动压实仪法测定粗粒土密度的影响因素［J］.水利水运工程学报，2013，4（2）：15-19.

[53] ZHU Jungao， XUAN Xiangyang， BO Yiting. Influence Factors of Dry Density of Coarse-Grained Soil Measured by Surface Vibrating Compactor ［J］. Hydro-Science and Engineering， 2013， 4 （2）： 15-19. in Chinese

基金资助

国家重点研发计划项目(2022YFB2603400)

中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题(L2023G008)

中国铁道科学研究院集团有限公司院基金课题(2024YJ239)