有砟轨道是高速铁路的重要轨道结构型式之一,但作为一种散粒体结构,有砟轨道在高速列车循环荷载作用下会发生道砟破碎、粉化、脏污等劣化现象。道床脏污会引起道床排水受阻,在降雨天气作用下,道床内部会逐渐形成积水,降低了道砟颗粒之间的摩阻力,减小了道床阻力,严重时会导致粉煤渣与积水形成浆液包裹道砟,形成道床板结,严重影响了道床的服役性能。因此针对雨水条件下有砟轨道力学特性的研究,对维持有砟轨道在复杂气候条件下服役性能稳定有着重要意义。碎石道砟间的接触形式变化多样,道砟接触参数受材料、形状和级配等因素的影响表现出高度的离散性,当雨水浸之后,会改变道砟颗粒之间原有的接触关系,同时和脏污颗粒之间相互作用,产生黏聚效应,对道床内部的力学特性影响显著。目前研究大多针对宏观上的道床排水问题进行研究和分析,缺乏对湿化道床内部的湿道砟颗粒细观力学机理的探究。本文依托国家自然科学基金重点项目（高铁联合基金）“高速铁路散体道床劣化机理研究（U1234211）”进行延申研究,引入表面能作为湿道砟之间的黏聚接触表征参数,率先采用湿道砟之间的黏聚接触模型,解决传统离散元的接触关系无法准确模拟湿道砟的科学难题,并基于多参数响应面法的测试原理,结合休止角试验对湿道砟的关键参数进行标定和验证,通过理论分析和数值仿真相结合的手段研究湿化道床的力学性能,探究脏污对其力学性能的影响规律。本文主要研究汇总如下:1.构建了基于黏聚接触本构的有砟轨道湿化道床模型基于三维激光扫描技术,对道砟真实外形进行了获取,实现道砟颗粒真实外形的精确模拟;引入颗粒间表面能表征湿颗粒之间的黏结作用,基于JKR黏聚接触模型建立湿化道床模型,准确模拟雨水浸入道床之后道砟的接触状态;基于响应面法,根据休止角试验确定湿道砟的接触参数,并通过室内实测的道床横向阻力验证了湿化道床模型的准确性。2.有砟轨道湿化道床力学机理研究通过建立普通道床和湿化道床离散元仿真模型进行对比分析,从细观上分析湿化道床内部应力、振动的分布和传递规律,宏观上研究湿化道床累积沉降、横向阻力和支承刚度的变化情况,揭示了湿化道床的力学机理,并依据响应面法标定不同含水情况下道砟的接触参数,分析含水率对洁净道床力学性能的影响规律,提出了洁净道床养护维修建议。3.道床脏污对湿化道床力学性能的影响研究通过建立湿化道床模型、脏污道床模型和脏污湿化道床模型,分析脏污和含水脏污两种劣化情况对散体道床力学性能的影响;系统研究脏污率、脏污颗粒含水率和脏污粒径对道床力学性能的影响规律,探究脏污湿化道床内部应力和振动衰减率的变化,揭示了脏污湿化道床的劣化机理,提出了清筛作业脏污限值建议。4.行车速度和列车轴重对不同状态道床的力学性能影响研究系统研究普通道床、湿化道床、脏污道床和脏污湿化道床在不同的行车速度和列车轴重条件下的力学性能,对比分析不同道床的应力特性、振动特性和累积沉降的变化规律,为高速铁路和重载铁路以及年降雨量较大地区的铁路合理养护时机的决策提供理论参考价值。