土石混合料K-G模型参数试验研究

为获取土石混合料的物理力学特征,以指导土石混填路基的设计和施工,对土石混合料的本构特征以及如何有效地获取其本构参数进行了研究。采用修正的内勒K-G模型作为土石混合料的非线性弹性本构模型,推导出了切线体变模量Kt和切线剪切模量Gt的线性表达式。采用大型土石混合料三轴试验机,利用图解法确定Kt、Gt线性表达式中各个参数。结果表明:(1)采用修正的内勒K-G模型作为土石混合料的非线性弹性本构模型,力学概念清楚,参数易于测定;(2)采用大型三轴试验方法测定土石混合料的K-G模型参数切实可行;(3)K-G模型中考虑了剪应力对体积变形模量影响的修正,因而K-G模型适用于具有剪缩或剪胀性的土。     

土石混合料力学特征影响因素的试验研究

采用大型土石混合料三轴试验机对三类试样进行多组常规三轴试验和K-G模型试验,分析了应力路径、密实度、含石量、粗集料含量、最大颗粒粒径对于混合料强度及变形特征的影响.得到诸如:混合料中粗颗粒的强度影响混合料的整体强度;随着密度的增大,土石混合料颗粒间的接触力和咬合力增大等规律.     

土石混合料结构强度的微观分析

根据颗粒随筛孔直径的质量分布函数,求出土石混合料粗颗粒部分颗粒总数,进而确定出土石混合料粗颗粒部分等效半径.基于散粒体平均应力与颗粒微观接触力之间的关系,引入颗粒形状修正系数,得到土石混合料的三维应力-应变关系.结果表明:影响土石混合料结构强度的主要因素有孔隙比、等效粒径、形状修正系数及刚度比例系数等参数,其中形状修正系数越大,等效半径及孔隙比越小,土石混合料的力学性能越好,反之越差.     

基于热力学的沥青混合料粘弹-粘塑性损伤本构模型

为了表征沥青混合料的力学行为,以不可逆热力学理论为基础,推导出沥青混合料粘弹-粘塑性损伤本构模型;将建立的本构模型用于分析沥青混合料三轴蠕变试验和等应变速率压缩试验.结果表明:该模型能够合理描述沥青混合料蠕变试验的三阶段,准确表征其三维变形特征,并能从机理上分析沥青混合料的变形行为;可以较准确地预估等应变速率压缩试验中的应力-应变发展规律及应力峰值和体积变形规律;所提出的粘弹-粘塑性损伤本构模型能够表征沥青混合料在多种压缩加载模式下的力学行为特征.     

无粘性土石混合料邓肯模型参数试验研究

采用邓肯E——μ模型作为非粘性土石混合料的非线性弹性本构模型,以两组大型三轴试验(即非饱和快剪和饱和慢剪试验)的实测数据为例,介绍了确定邓肯E——μ模型参数的具体过程。结果表明:采用邓肯E——μ模型作为无粘性土石混合料的非线性弹性本构模型,力学概念清楚,参数易于测定。     

土石混合料的颗粒分形特征及其工程应用研究

应用分形几何理论,阐述了土石混合料颗粒分布的分形特征。分维值(Dimen-sion)作为描述土石混合料粒度分布特征的一个序参量,其大小反映了颗粒的粗细程度和集中、不均匀特征,即颗粒分布的空间结构性,与土石混合料的工程性质必然存在内在的联系。土石混合料的颗粒组成分维值D求取方便,可以通过常规的颗粒分析试验结果直接确定。研究结果表明:相对细粒物质的含量越高,分维值越高;相对粗粒物质的含量越高,分维值越低;分维值与现行规范中反映土颗粒级配情况的不均匀系数Cu、曲率系数Cc存在固定的关系,可以用来替代Cu、Cc作为土石混合料的工程分类指标。     

土石混合料工程特性试验研究

以土石混合料为研究对象，由于组成土石混合料的粗颗粒和细颗粒自身性质差异较大，还存在含石量、粒径和级配等因素的影响，导致其力学性能更为复杂。为了对其基本特性进行把控，使得土石混合料的路用性能达到最佳状态，对其进行力学特性和抗压强度试验研究。试验结果表明：含石量对土石混合料结构组成影响较为关键，粒径大小决定着土石混合料内部孔隙的大小，从而对其力学性能产生影响；土石混合料的含水率与颗粒粒径有关，随着粒径的增加，含水率逐渐减小；又根据土石混合料无侧限抗压强度试验，在击实功较小时，土石混合料的无侧限抗压强度随击实功增加有明显的增大趋势，含水率对试样的无侧限抗压强度影响很明显，其中最优含水率所对应的无侧限抗压强度最大。     

沥青混合料二维数字重构技术及离散元模型

沥青混合料由沥青结合料、集料和空隙构成,在离散元模型中的数字重构包括沥青结合料的重构、集料的重构和混合料的重构。以二维圆形颗粒对不同组分指定相应的接触特性,以反映各组分的力学机理,从微观角度给出了沥青混合料的结合特性,并利用离散元方法生成3种具有代表性空隙率的沥青混合料微观模型,以颗粒间的接触力矢量反映不同沥青混合料的骨架变化。     

含砾量对土石混合料力学特性影响离散元模拟

通过开展考虑砾石形状影响的双轴压缩试验离散元模拟,研究含砾量对密实土石混合料力学特性的影响。模拟结果表明:密实试样的应力应变关系表现出先硬化后软化的特征,含砾量越高软化效应越弱。随着含砾量增大,土石混合料的峰值强度呈现先减小再增加后减小的变化趋势,残余强度持续增大,剪缩到剪胀对应的体积应变先缓缓增加后加速减小,剪胀角则呈现减小趋势。通过颗粒移动特征及力链分布分析,发现当含砾量较低时,不能形成砾石骨架结构,含砾量对土石混合料强度影响较弱。     

路基土石混合料原位剪切试验研究

根据土石路堤不同填料情况，选取了16组土石混合料进行原位剪切试验，得到土石混合料的变形特点和相关的抗剪强度参数，为路基强度及稳定性分析提供依据，对相关的结构设计及路基填料的力学性质研究，具有一定的参考价值。