Projekt 14488 – Avslutat Utvärdering av alternativa storleksfördelningar för järnvägsmakadam

Den här studien utgör en initial utvärdering av alternativa kornstorleksfördelningar för ballast och är därför begränsad i omfattning. Resultaten visar att kornstorleksfördelningen har tydlig påverkan på både mekaniskt beteende och fragmenteringsprocesser, men de observerade trenderna visar samtidigt behovet av en mer systematisk undersökning av de styrande parametrarna. Genom etablerade provmetoder och motsvarande DEM-modeller för både oedometer- och sleeper push-konfigurationer finns nu en grund för att utöka analysen mot en mer omfattande representation av hela provprogrammet, vilket möjliggör närmare koppling mellan experimentella förhållanden och numerisk utvärdering.

Följande slutsatser kan dras från den föreliggande studien:
• Kornstorleksfördelningen påverkar både deformations- och fragmenteringsbeteendet hos järnvägsballast, vilket bekräftar att PSD är en relevant designparameter för ballastens funktion och långsiktiga prestanda.
• I de cykliska oedometerförsöken uppvisade standardballasten M1 störst permanent deformation, störst total omfördelning av material samt högst nedbrytningsindex. Den bredare graderingen M2 och den justerade bimodala graderingen M3.2 uppvisade lägre total nedbrytning.
• Det bimodala materialet M3.2 uppvisade relativt hög finmaterialhalt trots lägre total nedbrytning, vilket indikerar att olika kornstorleksfördelningar kan ge upphov till olika fragmenteringsmekanismer och inte enbart olika omfattning av fragmentering.
• I sleeper push testerna hade vertikallast och lateral inspänning större påverkan på det mobiliserade motståndet än de undersökta variationerna i kornstorleksfördelning. Inspänningen ökade framför allt den skenbara kohesionen, medan friktionsvinkeln förblev relativt likartad mellan materialen.
• DEM-simuleringarna reproducerade de huvudsakliga kvalitativa trender som observerades experimentellt, inklusive kraft–förskjutningsresponsen i sleeper push testerna samt den relativa rangordningen av deformation och styvhet mellan M1 och M2 i oedometersimuleringarna.
• DEM-resultaten indikerar att skillnader i kraftöverföring ger en möjlig partikelskale-förklaring till de experimentella resultaten: M1 utvecklar mer lokaliserade och högt belastade kontaktpunkter, medan M2 fördelar lasten över ett större antal partiklar.
• De genomförda simuleringarna utgör en användbar grund för jämförande DEManalyser av ballastens kornstorleksfördelningar, men avsaknaden av explicit partikelkrossning begränsar möjligheten att direkt prediktera nedbrytning och generering av finmaterial.
• Det framtagna experimentella och numeriska datasetet utgör en värdefull grund för framtida kalibrering, validering och systematisk vidareutveckling av modeller för ballastens kornstorleksfördelning och partikelmorfologi.