尧俊凯 陈晓斌 蔡德钩 胡航 谢康 吴梦黎

1.中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，北京 100081；2.中南大学土木工程学院，长沙 410082

铁路路基填料以粗粒土为主，粗粒土（试样中0.075~60 mm粒径土的质量占试样总质量的50%以上［1］）是岩石体未完全风化的土石混合料，其级配范围广，具有孔隙率大，渗透性能强，压实后密度高等特性。现有关于路基填料粗粒土的研究以粗粒土宏观物理力学特性为主［2-5］。但粗粒土填料从本质上是颗粒材料，而颗粒材料的宏观力学特性取决于细观特性［6］。在细观尺度的试验研究中，许多学者指出，岩土颗粒材料的细观复杂几何特征，如颗粒形状［7-8］、接触关系［9-12］、颗粒级配［13-15］等都会对其宏观物理力学特性产生重要的影响。但由于技术设备等原因无法对其内部细观结构进行量化研究。

近年来，采用无损检测技术手段，对岩土材料进行细观尺度的分析成为土木工程领域的关注热点［16］，尤其是关于水泥混凝土、沥青混凝土［17］等方向相关的X⁃ray CT技术研究发展，使得对于粗粒土填料的细观结构的探索得以实现。由于X⁃ray CT技术不对试件进行破坏［18］，通过CT扫描得到岩土材料三维图像、进行数值图像处理、获取内部组构、建立岩土材料数值模拟的方法受到研究者的青睐。而细观层次作为连接宏观层次与微观层次的桥梁，其研究价值不可忽视［6］。基于X⁃ray CT技术对粗粒土填料细观结构进行研究，其优势非常突出：①可基于粗粒土的孔隙特性、颗粒空间分布、颗粒形状特征、颗粒间接触特征精确地评价粗粒土的内部结构；……