本論文使用有限元素軟體ANSYS ，配合ICEM網格處理模組以及Fluent流體模組進行設定，以多相流暫態分析隨時間增稠的非牛頓流體膠結劑在道碴顆粒孔隙間膠結狀況。道碴顆粒模型設定為兩種，分別是均勻分佈的顆粒以及模擬列車經過鐵路振動產生分層現象的分層顆粒；顆粒形狀、大小，體積及分布皆與真實道碴顆粒相同，並且使用不同的流體配置來分析較佳之膠結劑配置。

結果顯示，均勻分布顆粒其膠結劑在上方及下方處的分布狀況較分層顆粒好，而中間部分則近似相同，主要的原因是分層顆粒其大顆粒集中於上層，導致孔隙較大，而膠結劑流入上層時因黏度還沒達到最大，使膠結劑較難黏著於顆粒間；小顆粒集中於下方導致顆粒孔隙小，膠結劑不易流入其中。膠結劑的配置也會影響分布情形；同樣密度的網狀配置在水平及垂直方向延展性皆優於矩陣配置。膠結劑的量增多會增強膠結劑均勻分布的狀況。本文可以觀察不同顆粒分布狀況下膠結劑在道碴孔隙中的固化結果，並提供施工前最佳膠結劑配置的方法。

By using the finite element code ANSYS, together with the ICEM mesh and Fluent , the final-stage solidification of anti-thixotropic and shear-thickening gluing solution in realistic railway ballast is studied. Two-fold ballasts are taken into account:uniformly distributed ballast and the gravel- and shape- induced ballast, resulted from the mechanical vibration of track and sleepers.Results show that uniformly distributed ballast assumes better gluing solution solidification in the upper and lower parts than the segregated ballast, while the gluing solution distributions in the central part are almost the same in two-fold ballasts.this results from the gravel segregation and the time-dependent viscosity of the gluing solution.Mesh-distributed gluing solution arrange can create more concrete vertical and lateral gluing solution solidification than the matrix arrangement in two-fold ballasts. Moreover,increasing the amount of the gluing solution can enhance the gravel solidification. The present study provides an integrated method to estimate the optimal gluing solution distribution a priori gluing practice.

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