双块式无砟轨道在长期服役过程中,轨道结构不可避免地产生了层间离缝问题,在降雨量多或排水处理不当的地段,水的长期浸泡使水泥基材料的力学性质发生改变,严重削弱了轨道结构的整体性和稳定性。因此,开展水环境下双块式无砟轨道湿度场分布及材料性质细观分析研究,探求无砟轨道在水环境下材料软化现象的原因和程度,对明确无砟轨道水致损伤发展机理、完善无砟轨道设计理论和维修方法具有重要意义。本文针对水环境下双块式无砟轨道的软化问题,进行了一系列的理论推导和模型计算。主要研究内容和成果如下:(1)对现有线路水害的现场调研结果进行归纳和分类,进一步明确水致无砟轨道损伤的破坏机理,同时将每种损伤作用的形成过程和破坏作用进行了分析。(2)验证了湿扩散和热传导的近似一致性,介绍了ANSYS热分析的主要功能和基本原理,通过建立混凝土试件湿度场模型,提出了混凝土湿度场的有限元分析方法。(3)通过对路基上CRTSⅠ型双块式轨道含层间离缝断面的湿度场进行计算研究,发现轨道结构内部出现了明显的湿度梯度且分布非均匀,结构内部湿度提高的时刻相较浸水表面有一定的滞后。短时间浸水只会影响表面的混凝土材料,随浸水天数的增加,影响范围逐渐向内部扩大,但对主体结构影响不大。边界条件对轨道结构的湿度场分布起决定性作用。层间离缝的存在大大增加了浸水作用影响范围,离缝深度对结构湿度场的影响高于开口量。(4)从细观的角度推导了孔隙率与湿态混凝土有效拉压强度之间的关系,从多孔介质孔隙率变化的动态模型和材料溶蚀两个方面探讨了水环境的存在对结构孔隙率的影响。