碎石层缓冲差异沉降模拟试验研究

为研究碎石层对差异沉降的缓冲性能,设计了模拟差异沉降试验箱,通过模拟试验验证了碎石层缓冲差异沉降的效果;在碎石层缓冲差异沉降机理分析的基础上,提出了二次松散系数的概念及计算公式,设计了碎石层二次松散系数测试箱,并分析了粒径大小、颗粒形状、内摩擦角与二次松散系数的关系。根据常见的沉降曲线形状推导了相应的碎石松散边界方程,并由此分析了影响碎石松散区域大小的主要因素。研究表明:碎石模拟试验箱的设计及试验是成功的;碎石层散体材料可以缓冲差异沉降主要是由于其具有二次松散的性能;二次松散系数随碎石粒径及内摩擦角增大而增大,且同粒径卵石的二次松散系数总是低于碎石;沉降最大值及二次松散系数是决定松散区域厚度的主要因素。     

分层铺筑与反挖试验条件下级配碎石结构模量特性

为了客观揭示级配碎石模量的结构服役状态相关性,采用室内动三轴材料试验和足尺结构试验开展级配碎石的模量特性研究,室内动三轴试验通过控制含水率、密实度、围压及偏应力等指标探究级配碎石在不同服役状态下的动回弹模量。研究发现,级配碎石的动回弹模量随着含水率的增大而减小,随着密实度、围压及偏应力的增大而增大。采用承载板和便携式落锤弯沉仪(PFWD)测试方法,通过分层铺筑与反挖2种室外足尺试验对级配碎石层顶面当量模量及该层结构模量进行测试与对比分析。分层铺筑测试结果表明：采用承载板法和PFWD方法测试得到级配碎石顶面当量模量和其结构模量均随铺筑层厚度的增加而增加,但增长速度随铺筑厚度增大而减小;级配碎石顶面模量随着下承层的顶面当量模量的增大而增大,但增长速度逐渐降低。反挖测试结果表明,由于上部级配碎石层的影响,反挖处级配碎石顶面当量模量先增加后减小,在开挖深度为20 cm时达到峰值,随着开挖深度的增加逐渐降低,但降低速度逐渐减小。对比室内三轴材料试验和足尺现场结构试验结果发现,级配碎石在足尺路面结构中的结构模量大于其三轴试验测试结果,将三轴模量测试结果用于路面结构设计将低估其承载能力,并产生较大的设计偏差。反挖方法同时考虑了下承层与上覆结构层自重及摩擦力的影响,与其实际服役条件相符。     

级配碎石加州承载比(CBR)与级配间的关系研究

为研究级配碎石加州承载比(CBR)与级配碎石级配之间的关系,本文针对不同道路等级和层位设计了6种相同原料不同级配的级配碎石,然后分别进行了击实试验和CBR试验,以确定每种级配的最佳含水率、最大干密度和CBR强度。研究结果表明:对于相同材料,级配碎石的级配对CBR影响显著,CBR与级配曲线、细度模数、平均粒径有很好的相关关系。同时CBR与最大干密度/曲率系数线性相关。此模型的建立为级配碎石配合比设计以及预估级配碎石强度提供参考。     

含水率对级配碎石动回弹模量影响的试验研究

为了更好地确定含水率对级配碎石动回弹模量的影响,通过室内动三轴试验测定得到不同含水率和应力状态下级配碎石材料的动回弹模量。试验分析可得,随着含水率的不断增加,级配碎石动回弹模量逐渐减小,在98%的压实度下,当含水率从OMC+1%减小到OMC-1%时,级配碎石动回弹模量平均增大幅度为20. 9%;当含水率从OMC减小到OMC-1%时,级配碎石动回弹模量平均增大幅度为14. 6%。在沥青路面结构设计中,采用的动回弹模量是基于最佳含水率条件下的试验值,研究表明:道路运营期间的级配碎石含水率往往大于设计时采用的最佳含水率,其动回弹模量小于设计采用的动回弹模量值;动回弹模量的折减会削弱改善路基的效果,难以发挥提高路基顶面回弹模量的改善作用,可能造成路面结构早期破坏。     

级配碎石刚度过渡层回弹模量的非线性特性

设置于路基与半刚性基层之间的级配碎石层起着重要的功能与结构刚度过渡作用,为了研究级配碎石模量的非线性特性,通过室内动三轴试验分析了含水率、压实度、最大粒径、围压和偏应力对动回弹模量的影响,发现级配碎石动回弹模量受含水率影响较为显著,压实度次之,集料最大粒径的影响程度不明显;动回弹模量随围压的增大而增大,随偏应力增大而缓慢增大。以既有的动回弹模量模型为基础,得到了非线性模型参数,建立了依赖于实际应力状态变化的级配碎石动回弹模量预估公式。研究结果表明:级配碎石动回弹模量具有明显的非线性特性,修正的基于八面体剪应力的回弹模量预估模型考虑了体应力和剪应力的影响,更适合于表征级配碎石回弹模量的应力依赖性。     

基于低碳视角的透水慢行系统结构生态效果评价

为完善透水慢行系统结构生态效果评价体系,通过渗透系数试验、现场渗透试验、吸声系数试验及路面温度调查,研究透水慢行系统的排水效果、降噪效果和降低城市热岛效应,并提出相应分级标准.结果表明:透水慢行系统生态效果明显,沥青混合料的渗透系数随空隙率和连续空隙率的增大而增大;无砂混凝土与级配碎石叠合基层的渗透速率最快,级配碎石基层次之,水泥稳定碎石和级配碎石叠合基层最慢;沥青混凝土吸声系数峰值与均值总体随空隙率增大而提高,相同连续空隙率下,小粒径吸声优于大粒径,相同空隙率下小粒径性能反而下降,透水性混凝土的吸声系数随空隙率增大而增大;透水路面路袁与中面层温度差值远远大于其他几种路面结构.     

含石量与含泥量对压实砾石土力学特性影响的试验

对于夹泥砾石土,在应力、颗粒组成、含水率等因素影响下,其变形特性非常复杂。针对重庆机场道路工程填筑中所用的压实砾石土,通过中型样三轴试验开展了一系列力学特性试验研究,重点分析了含石量与含泥量的变化对于压实砾石土力学性能的影响,及不固结不排水（UU）、固结不排水（CU）、固结排水（CD）3种条件下的抗剪强度与变形特性;同时研究了UU条件下,不同制样含水率对压实砾石土的抗剪强度的影响。试验结果表明：压实砾石土在低围压条件下表现出强烈的剪胀性;UU三轴压缩试验条件下,小含泥量的压实砾石土的强度取决于大粒径颗粒间的咬合力,与含石量成正比;初始拌和含水率对压实砾石土UU强度的影响很大,颗粒粒组中的泥粒在高于最优含水率下易产生滑动,影响其应力-应变性状并导致其抗剪强度大幅降低;饱和固结后,压实砾石土的强度与含石量并没有直接的联系,高含石量并不代表高强度,合理的颗粒级配是决定试样CU,CD强度的重要因素;压实砾石土中含泥量增加会导致其抗剪强度的降低。另外,含石量和含泥量对压实砾石土的临界状态影响不大,同种矿物成分、不同颗粒组成的压密砾石土在CU,CD试验下的临界应力比为1.73。     

风积沙的变形特性试验研究

利用单轴固结试验对含泥量为5.2%到68.6%的不同状态下的风积沙进行固结试验研究,探讨不同含泥量风积沙的变形特性及孔隙比、压缩系数与含泥量的关系。试验结果表明,在e-lgP曲线中,在同一压实度下,当含泥量小于30.2%时,孔隙比随着含泥量的增加而减小,当含泥量大于30.2%时,孔隙比随着含泥量的增加而增大;不同的压实度下,对于同一含泥量的试样,压实度越大,压缩系数就越小,试样越难以压缩。用三次多项式对试样含泥量与压缩系数的关系进行线性回归,从得到的回归曲线上可以看出,同一压实度下,压缩系数随着含泥量的增加呈现出先减小后增大的趋势,当含泥量小于14.079%时,压缩系数随着含泥量的增加而减小,且在含泥量为14.07%时压缩系数最小,为0.054,之后随着含泥量的增加,压缩系数增加。     

二灰类材料抗裂性能研究

针对现行技术标准缺乏半刚性材料的抗裂级配以及收缩评价指标的现状,根据限制最小粒径k法确定二灰碎石集料级配,通过振动试验、均匀设计法逐级振动试验及灰色系统理论分析并确定二灰砂砾集料级配,针对室内研究成果,在河南省、陕西省和河北省铺筑了6条相关试验路,并进行了长期跟踪调查。实践表明,研究推荐的二灰碎石、二灰砂砾方案具有后期强度增长快、抗裂性能优良的特点,并经受住了超重载、大交通量试验路段验证。结果表明,对二灰砂砾、二灰碎石采用不同抗裂级配设计方法是可行的,推荐的二灰稳定材料抗裂性能评价指标——开裂系数能反映此类材料的抗裂性能。     

基于摩尔-库伦准则级配碎石强度研究

为研究级配碎石抗剪强度的影响因素,设计了用于道路的基层和底基层的7种级配碎石,对这7种级配碎石在不同条件下进行了CBR试验和三轴剪切试验。试验结果表明:级配碎石的最大粒径、压实度以及含水率对抗剪强度以及摩尔-库伦参数都有一定的影响;CBR与摩尔-库伦参数之间没有明确的相关关系。