在高速列车动荷载作用下,有砟轨道会产生道砟劣化、道床变形等病害,使轨道几何形位发生改变,车辆运行平稳性降低,甚至威胁行车安全。使用大型捣固车、动力稳定车可以改善轨道的几何形位和弹性,提高道床阻力和稳定性,是保障高速铁路有砟轨道高平顺性、高稳定性的必然选择。然而,我国在大型养路机械捣固、动力稳定作业对有砟道床力学特性的影响方面缺乏系统性的研究,无法科学地指导大机的施工。本文在综合分析国内外研究现状的基础上,利用离散元理论分析方法,建立了大型养路机械捣固装置、动力稳定装置-高速铁路碎石道床耦合模型,从细观角度研究了大型养路机械捣固作业、动力稳定作业及列车荷载作用下有砟道床的力学特性演变,分析了不同捣固作业参数、动力稳定作业参数对有砟道床力学特性的影响规律,提出了合理的大机捣固、动力稳定作业参数,优化了大型养路机械的作业工艺。本文的主要工作和成果如下：(1)基于离散元法建立了大型养路机械捣固装置-高速铁路有砟道床、动力稳定装置-高速铁路有砟道床和列车荷载-高速铁路有砟道床耦合模型。基于离散单元软件PFC3D自编程序,采用球颗粒簇模拟道砟,并利用球单元粘接的方法模拟真实形状的捣固镐：根据捣固装置和动力稳定装置的作业机理,对捣固镐和动力稳定装置的运动、振动特性进行了模拟：通过列车荷载作用下枕上压力实测结果对列车荷载进行了模拟。(2)研究了大型养路机械捣固作业对道床力学特性的影响,并系统地研究了不同大型养路机械捣固作业参数对道床力学特性的影响规律,提出了大机捣固作业参数建议值。从细观角度研究了捣固作业过程中道砟的运动情况、道砟密实度的变化情况以及道砟之间接触关系的改变情况；深入分析了捣入速度、振捣频率、捣入深度、振捣幅值及夹持时间对捣固作业质量的影响规律,对大型捣固车作业参数进行了优化。(3)研究了大型养路机械动力稳定作业对道床力学特性的影响,并系统地研究了大型养路机械动力稳定作业参数对道床力学特性的影响规律,提出了合理的动力稳定作业参数。研究了动力稳定作业对道床沉降、道床内部压应力、道床内部加速度的影响规律；对动力稳定作业的垂直下压力、水平振动荷载幅值、水平振动频率对有砟道床力学特性的影响进行了深入研究,提出了大型动力稳定车作业参数的建议值。(4)研究了大型养路机械不同作业组合方式对道床力学特性的影响,优化了大机作业工艺。分别研究了大型养路机械捣固与动力稳定作业,动力稳定与列车碾压作业不同组合方式对道床沉降、道床内部接触状态、道床内部振动加速度的影响规律,对大型养路机械的合理作业顺序提出了建议。