當(dāng)前，我國高速鐵路建設(shè)正在蓬勃發(fā)展，其工程質(zhì)量決定著后期的安全運營狀況。高速鐵路主要由“路、橋、隧”組成，由于其自身的特性，路基已成為當(dāng)前高速鐵路建設(shè)中最薄弱的環(huán)節(jié)。從某種意義上講，高速鐵路的成功與否取決于路基的工程質(zhì)量。路基結(jié)構(gòu)必須具有足夠的抵抗變形能力和均勻性，才能為高速行駛的列車提供安全、舒適和平穩(wěn)的運行環(huán)境。決定路基結(jié)構(gòu)性能的關(guān)鍵要素是選擇優(yōu)良的填料和充分合理的壓實。目前問題的焦點主要集中在施工階段的壓實質(zhì)量控制上。 路基填筑質(zhì)量控制的傳統(tǒng)方法是“事后抽樣檢驗”，但存在諸多弊端，很難控制路基的整體質(zhì)量，特別是均勻性。一類利用振動壓路機(jī)碾壓過程中的振動信號進(jìn)行連續(xù)控制的技術(shù)已成為現(xiàn)代方法的代表，被歐美譽為“筑路技術(shù)的第三次革命”。目前這項技術(shù)在歐洲被稱作連續(xù)壓實控制（CCC），美國稱作智能壓實（IC），中國則采納了這兩種稱謂。 這類技術(shù)的核心之一就是控制指標(biāo)問題。早期技術(shù)以振動壓路機(jī)響應(yīng)信號中不同諧波的比值作為控制指標(biāo)，俗稱“諧波比”或壓實計方法，但與傳統(tǒng)檢測結(jié)果（如K30、Ev2等）的一致性很差，嚴(yán)重影響了普及推廣。德國在21世紀(jì)初期提出了利用振動壓路機(jī)動態(tài)響應(yīng)獲取填筑體振動模量的新方法，在一定程度上使大家重新認(rèn)識了這項技術(shù)，但德國技術(shù)與特定型號的壓路機(jī)捆綁在一起，并且技術(shù)保密、價格昂貴，限制了普及應(yīng)用。本書作者從1993年開始研究這項技術(shù)，采用動力學(xué)方法對振動壓路機(jī)與填筑體相互作用問題進(jìn)行了長期研究，于1998年提出采用路基結(jié)構(gòu)抗力作為壓實控制指標(biāo)的動力學(xué)方法，并進(jìn)行了大量的實踐驗證工作，這部分成果主要收錄在《路基連續(xù)壓實控制動力學(xué)原理與工程應(yīng)用》（科學(xué)出版社，2016）一書中。2008年，在原鐵道部主管領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，作者承擔(dān)了鐵道部重點科研項目《高速鐵路路基連續(xù)壓實檢驗控制技術(shù)與裝備研究》，2011年主持編寫了我國首部連續(xù)壓實控制技術(shù)方面的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實控制技術(shù)規(guī)程》（TB 10108—2011），2015年主持編寫了中國鐵路總公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實控制技術(shù)規(guī)程》（Q/CR 9210—2015），這兩部標(biāo)準(zhǔn)為在高速鐵路建設(shè)中應(yīng)用這項技術(shù)提供了依據(jù)和技術(shù)保障。目前這項技術(shù)已經(jīng)在鐵路建設(shè)中開始普及應(yīng)用，對提高高速鐵路路基壓實質(zhì)量起到了促進(jìn)作用。此外，由作者主持編寫的我國首部連續(xù)壓實控制系統(tǒng)方面的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路路基填筑工程連續(xù)壓實控制系統(tǒng)技術(shù)條件》（JT/T 1127—2017）于2017年由交通運輸部批準(zhǔn)頒布實施。 隨著工程應(yīng)用的增多，采用抗力指標(biāo)雖然可以滿足壓實質(zhì)量控制的需求，但過度依賴壓路機(jī)振動性能的穩(wěn)定性，導(dǎo)致在一些振動性能穩(wěn)定性較差的壓路機(jī)上的應(yīng)用效果欠佳。另外，抗力指標(biāo)是一個過渡性的主觀指標(biāo)，不是路基結(jié)構(gòu)的物性參數(shù)，以此來深入分析路基結(jié)構(gòu)性能尚存在一些問題，也很難為輪軌動力學(xué)分析提供基礎(chǔ)參數(shù)。因此，需要研究能夠表征路基結(jié)構(gòu)性能的參數(shù)作為新的客觀性控制指標(biāo)，以便深化和完善這項技術(shù)。經(jīng)過幾年的艱辛研究，已在理論上已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展，并在實踐中得到了驗證。本書就是近幾年最新研究成果的集中展現(xiàn)，以理論研究為主，兼顧工程應(yīng)用。 這項技術(shù)在理論上是“一個剛性圓柱體在彈塑性體上振動和移動狀態(tài)下的動力學(xué)控制問題”，目前尚無理想的解析解答。針對這一問題，本書以壓路機(jī)鋼輪與路基相互作用為出發(fā)點，結(jié)合工程應(yīng)用經(jīng)驗，本著刪繁就簡、抓住主要矛盾、滿足工程精度的原則，提出了鋼輪與路基相互作用的連續(xù)體模型、離散體模型、碰撞模型和鋼輪動力學(xué)模型以及相應(yīng)的求解方法。經(jīng)過參數(shù)識別，可以得到路基結(jié)構(gòu)的模量、抗力和剛度系數(shù)等壓實質(zhì)量控制指標(biāo)；提出來了針對振動壓路機(jī)與碾壓面接觸狀態(tài)下無法正確識別路基壓實質(zhì)量這一國外還未解決的問題，同時也為高級智能壓實設(shè)備的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。 本書共分6章。第1、2章分析了高速鐵路對路基結(jié)構(gòu)的基本要求以及路基結(jié)構(gòu)性能特點，傳統(tǒng)壓實控制方法和現(xiàn)代壓實控制方法的主要類型及特點；第3、4章論述了碾壓過程的各種動力學(xué)建模技術(shù)與求解方法及適用條件，提出了新的控制指標(biāo)體系及測試方法，建立了碾壓過程反饋控制準(zhǔn)則；第5章論述了這項技術(shù)如何在工程實踐中進(jìn)行應(yīng)用的問題，并對應(yīng)用中遇到的主要問題進(jìn)行討論；第6章論述了智能壓實技術(shù)與人工智能進(jìn)一步結(jié)合的問題，展望了智能建設(shè)的發(fā)展。 當(dāng)前，連續(xù)與智能壓實控制技術(shù)正在各國興起，開始在公路、鐵路、機(jī)場、市政、水壩等諸多填筑工程中進(jìn)行應(yīng)用，但理論研究相對滯后。2016年中美兩國牽頭成立了國際智能建設(shè)技術(shù)組織（IICTG），將引導(dǎo)這項技術(shù)的走向。 作者在研究過程中先后得到了中國鐵路總公司和西南交通大學(xué)等單位的眾多領(lǐng)導(dǎo)、老師、朋友和同學(xué)的大力支持，在此一并致以衷心的感謝！感謝我的家人的支持和陪伴！成績的背后也有她們付出的汗水！本書研究項目也得到國家自然科學(xué)基金（編號：51178405）的資助。 限于筆者水平有限，此書雖經(jīng)反復(fù)修改，但不妥之處仍在所難免，懇請讀者批評指正。反饋意見請發(fā)至Highx@163.com。 作 者 2018年12月