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。     

基于含水率变化宕渣土石混合料回弹模量的试验研究

路基回弹模量在中国路面结构设计、施工质量以及使用性能的评价中,是反映路基抗外荷载能力与抗变形能力的重要力学参数,而其含水率更是路基回弹模量的重要影响因素。鉴于目前鲜有用循环压缩法研究含水率的改变对宕渣路基回弹模量影响的试验,该文选定3种级配作为研究对象,通过重型击实试验测出每种级配的最佳含水率,在每种级配的最佳含水率附近取5个含水率来制备循环压缩试件,以测定在3种级配下不同含水率对宕渣路基回弹模量影响规律。研究发现,含水率与宕渣土石混合料的回弹模量呈二次抛物线关系;用宕渣做路基时,应该考虑其级配组成,当级配满足泰勒公式和不均匀系数、曲率系数时,含水率对宕渣土石混合料的回弹模量的影响较小;宕渣土石混合料回弹模量值随粗料P5含量的增大而增大,其回弹模量与加载次数的变化呈对数关系;该文建议采用级配2的宕渣土石混合料来作为路基填筑材料级配。     

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。     

MEPDG路基土动态回弹模量预估模型参数标定——以山西省河运高速公路为例

为了得到某地区回弹模量的预估方程,采用英国GDS室内重复加载三轴试验系统研究了山西省河运高速公路黄土路基土在3种含水率(OMC-3％,OMC和OMC+3％)和3种压实度(91％,96％和100％)水平下的动态回弹模量值.试验方法采用AASHTO路基土与粒料回弹模量试验方法(T307-99)制定的三轴重复加载试验方法.利用测试得到的135个回弹模量值和对应的应力水平对力学经验法路面设计指南(MEPDG)推荐的路基土回弹模量预估模型进行了非线性回归参数标定,得到了研究地区的动态回弹模量预估表达式.     

压实度及含水率对路基回弹模量影响规律研究

以湖南省某高速公路路基红黏土为研究对象,采用静压成型方法制作不同压实度、含水率的标准试件,采用室内承载板法进行路基回弹模量测试,分析了压实度及含水率对路基回弹模量的影响规律。研究表明,路基回弹模量随路基压实度的降低而降低,随含水率的增加而降低;随着压实度的增加,路基回弹模量增加幅度逐渐降低;而随着含水率的升高,路基回弹模量降低幅度呈先减小后增大的趋势;路基含水率对路基回弹模量的影响比路基压实度对路基回弹模量的影响大,压实度一定时,含水率每增加2%,路基回弹模量降低10~15 MPa;含水率一定时,路基压实度每降低2%,路基回弹模量降低3~7 MPa。     

不同含水率下应力级位对粘性土动回弹模量的影响

选取了一种土类,经过一系列的基础物性试验,判定为低液限粘土,将此类土作为试验土组,进行了动三轴试验,并对试验数据进行了分析.结果表明:在压实度一定,土样的含水率小于最佳含水率时,动态回弹模量对应力的敏感性较强,粘性土的动态回弹模量随着偏应力σd以及体应力θ的增加而增大;当含水率小于最佳含水率时,路基回弹模量值对体应力不敏感;当含水率大于最佳含水率时,路基土动态回弹模量值随着偏应力σd以及体应力θ的增加而急剧减小.     

环境温湿度作用下路基强度衰变试验分析

该文以环境场温度和湿度作用下典型路基土为研究对象,结合室内环境模拟条件下路基回弹模量测试试验及现场路基湿度与模量测试试验,研究路基强度的衰变特征。试验结果表明:室内环境模拟试验与现场测试结果相吻合,路基回弹模量受土质类型、路基含水率状态影响显著,建议公路路基设计应考虑含水率变化影响,细粒土填料应在最佳含水率附近压实,并做好防排水设计,以保持路基湿度与强度状态。在南方非冰冻区或北方季冻区,当路基土存在地表渗水或地下水等外来水源补给时,受环境温度及湿度循环作用,路基湿度将从最佳含水率状态向平衡湿度状态过渡,公路路基湿度增幅均高达10%～15%以上,路基模量急剧衰减,降幅约50%。同时,现场测试试验还表明当能有效控制地表或地下水源补给时,保障路基处于干燥或中湿状态,可明显减缓环境温湿度产生的路基湿度状态及回弹模量不利影响。     

级配碎石柔性基层路用性能指标试验研究

为研究级配碎石材料的路用性能,对连续型级配碎石进行动静回弹模量试验,通过试验路进行现场回弹模量测试并反推计算,同时进行室内及现场CBR试验。结果表明,随着作用在级配碎石材料上荷载的变化,模量呈现出较好的非线性特征,其随着荷载的增大而增大;级配碎石混合料的室内和现场回弹模量及CBR试验值均符合规范要求。     

碎石基层沥青路面性能非线性分析

针对现行沥青路面设计规范中关于碎石基层路面结构设计方法的不足和广西路网工程碎石基层工程应用中的质量问题,开展碎石基层材料非线性回弹模量及其对沥青路面结构性能影响的研究。设计了3种级配的级配碎石,通过动三轴试验,测得了不同应力状态下碎石材料的动回弹模量,并建立非线弹性动回弹模量模型,回归得到有关的模型参数;在此基础上,针对广西路网工程试验路铺筑的柔性基层、组合式基层和半刚性基层等4种沥青路面结构,通过非线性有限元计算,根据路表弯沉等效原理,确定了不同基层组合沥青路面结构中不同级配碎石基层的等效回弹模量;通过有限元计算,对比分析了不同级配碎石基层沥青路面结构的剪应力,提出了不同基层类型时沥青路面结构可能的破坏形式,即采用柔性基层时应控制沥青面层底部弯拉开裂和柔性基层自身剪切滑移破坏,采用组合式基层时应控制沥青面层剪切开裂破坏。     

石灰粉煤灰微粘结级配碎石路用性能研究

为提高级配碎石的回弹模量和抗剪切强度,降低沥青路面的疲劳开裂的可能性,提高其抗车辙能力,在无粘结级配碎石中掺加适量的二灰结合料,形成微粘结碎石,使其同时具有半刚性基层和级配碎石基层的优点.试验结果表明二灰的加入可以提高级配碎石的和易性,当填充系数在0.9～1.1之间时,压实系数提高5%,28 d龄期的回弹模量达700 MPa,塑性变形可降低60%,渗透系数满足排水性能要求;二灰微粘结级配碎石的二灰最佳外掺量为5.0%～7.0%之间,二灰:碎石的比例范围在4.5:95.5～6.5:93.5之间,二灰的配比宜采用石灰:粉煤灰=1:4.     

季冻区路基土回弹模量影响因素分析

通过对黑龙江省内3条试验路段进行路基含水率调查,并选取黏性土、粉质土和砂性土3种有代表性的路基土,采用承载板法对所选土样进行室内回弹模量试验,分析其和含水率、压实度及冻融循环次数之间的关系.结果表明:3条试验路段路基平均含水率均大于最佳含水率;3种土样的回弹模量对含水率变化的敏感性非常大,都随含水率的升高而降低;土样回弹模量随压实度的降低而降低;冻融作用对土样回弹模量有衰减作用,但6次冻融之后,回弹模量值趋于稳定;3种变量对砂性土回弹模量的影响较黏性土和粉性土小.基于以上结论,建议对在用道路的排水设施及时进行检测及养护;在季冻区路面结构设计时,建议选取6次冻融之后的回弹模量作为路基强度设计值.     

半刚性-级配碎石复合基层施工工艺研究

公路路基施工的半刚性基层和级配碎石基层工艺分别存在抗裂性不足、强度不足的缺陷。为探索基层施工新工艺,文中在分析2种基层施工及应用各自优缺点的基础上,提出一种半刚性-级配碎石复合基层。在实体工程上进行验证应用并跟踪检测其性能表现,阐述施工工艺及现场质量把控与检测关键点,得出如下结论,级配碎石配合比对应的最佳含水率为4.9%,最大干密度为2.304 g/cm~3;路基回弹模量均超过410 MPa,满足路用要求;平均渗水系数为289.7 mL/min,满足排水要求。     

细粒类路基土动态回弹模量试验与本构关系模型

选用砂土、粉土和黏土三种具有代表性的路基土，对不同含水率和压实度下的路基土进行动态回弹模量试验。结果表明：动态回弹模量随围压的增大而增大，随偏应力的增加而减小，受围压的影响更为显著；随含水率的增大而减小，随压实度的增大而增大，受含水率的影响更为显著。采用美国路面结构力学——经验法设计指南所推荐的模型形式为基础，选用塑性指数、CBR、含水率、压实度、偏应力和围压等作为考虑因素，建立了具有较高精度和适用性的路基土动态回弹模量预估模型，可为沥青路面结构设计及路面结构的非线性分析提供参考。     

高液限黏土动态回弹模量试验研究

高液限黏土具有天然含水率高、孔隙比大及结构性强等特点,属于特殊路基填料。为了获得高液限黏土的动态回弹性能,利用动三轴试验研究了高液限黏土动态回弹模量的影响因素及其规律,分析了动态回弹模量对偏应力、侧应力、体应力的依赖关系。研究表明,动态回弹模量随压实度和围压应力的增大而增大,而随循环偏应力的增大而减小。动态回弹模量受含水量影响较大,并在最佳含水量附近达最大值。试验结果为确定高液限黏土路基填筑含水量和压实度控制指标提供了依据。     

重载铁路粉质黏土填料回弹模量及预估模型研究

以朔黄铁路广泛应用的粉质黏土填料为研究对象,采用杠杆仪法测定粉质黏土的回弹模量,研究含水率和干密度对重载铁路路基填料回弹模量的影响。研究表明：路基土体的回弹模量随干密度的增大而增大,随含水率的增大而减小;相比于干密度,土体的回弹模量对于含水率更敏感;提出可考虑含水率和干密度影响的路基基床土体弹性模量预估模型;通过实际铁路路基监测数据,验证模型在预估路基弹性变形方面的有效性。研究结果对于在外荷载和雨水联合作用下,进一步认识粉质黏土填料路基的弹性变形特性、状态评估与加固强化设计,具有参考价值。     

级配碎石回弹变形特性

级配碎石具有非线性的应力-应变特性,回弹模量是有效描述这一特性的参数,通过室内动三轴试验能够得到较好的模拟级配碎石回弹模量的模型。分析了影响级配碎石回弹变形特性的各种因素,并进行了试验验证。通过数据拟合发现,Uzan模型能更好地反映级配碎石的非线性回弹变形特性,且模型中的回归参数与级配中小于0.075mm筛孔的质量分数有一定的关联性。并针对影响级配碎石回弹模量的两个重要参数：级配中小于0.075mm筛孔的质量分数和含水质量分数,提出相应的取值范围建议。     

倒装式旧路加铺沥青层结构应力分析

级配碎石可有效阻断地下毛细水上升、改善路基的温湿状况,并具有良好的应力消散作用,但应力依赖特性显著,其模量随其结构应力水平而变化。基于旧路加铺路面结构力学分析,研究了级配碎石沥青路面结构应力水平随半刚性基层厚度、沥青层厚度、路基模量、半刚性基层模量和沥青层模量的变化,推荐了各影响参数的取值,基于结构应力分析与级配碎石重复加载动三轴试验,提出了旧路加铺改建路面结构设计要点,为级配碎石模量参数、结构力学分析和旧路加铺改造设计提供依据。     

花岗岩大粒径级配碎石力学性能研究

花岗岩大粒径级配碎石力学性能优于常规级配碎石,在实际工程中得到应用,但中国规范没有规定大粒径级配碎石的级配范围,工程中采用的级配多为经验级配,存在部分路面性能不稳定的缺点。因此,该文采用泰波法与i法相结合,设计其级配组成,采用重型击实成型方法,由无侧限抗压强度试验、CBR试验、回弹模量试验,探索最大公称粒径为53 mm的花岗岩级配碎石的力学性能。试验结果表明:基于泰波法与i法相结合的级配设计方法要优于单独的泰波法设计方法,初拟级配中n=0.55、i=0.70对应级配的力学性能最佳;8组初拟级配对应力学性能无论最大值或最小值都远远大于规范对普通级配碎石的要求,体现了花岗岩大粒径级配碎石良好的力学性能和应用前景;提升干密度与增大击实功可有效改善花岗岩大粒径级配碎石的力学性能。     

基于振动压实的倒装结构级配碎石抗裂基层的研究与应用

采用振动压实法进行倒装结构级配碎石抗裂基层配合比设计,通过确定最佳含水率和最大干密度、固体体积率、CBR和抗压回弹模量的研究,分析级配碎石的力学性能和稳定性;结合实体工程,总结了级配碎石抗裂基层的施工技术经验,提出了施工过程中的机械配置和施工质量控制要点,并对试验段应用效果进行了跟踪观测。     

循环荷载下压实粉土的回弹模量试验研究

通过动三轴试验,分析了循环加载的偏应力幅值、试样的含水量和压实度对路基粉土的动态回弹模量影响规律,并以动偏应力和土体的物理状态参量建立了压实粉土的回弹模量预估方程。研究表明,压实粉土的回弹模量随动偏应力增加逐渐降低,对于变形强化试样存在一个"临界回弹模量",但对于破坏试样回弹模量则一直减小;压实粉土的回弹模量随含水量增加而降低,且当压实度越低、含水量越接近于饱和、而动应力水平又越高时,降低速率越快;粉土的回弹模量随压实度提高而增大。依据试验回归得到的压实粉土回弹模量预估模型,与试验结果相比拟合效果较好,可为路基模量设计值的取用与路面结构力学响应的计算提供依据。