路基溶洞加固的离散元方法数值模拟研究

通过建立含溶洞路基的离散元模型数值模拟了荷载作用下模型的响应,给出了采取加固措施前后组成路基模型颗粒间的接触力分布及位移矢量,监测了溶洞竖向六个位置颗粒的位移变化。结果表明,加固后颗粒的位移明显减小,由0.040cm减至0.014cm为最大减小范围。     

基于集料几何特性的集料压实性能

基于数字图像技术,给出了反映集料大小、形状和棱角性的参数,即筛分直径、形状指数和棱角性指数,采用SGC旋转压实仪测试了不同岩性、不同粒径集料的压实性能,建立了集料几何特性与集料压实性能之间的关系.结果表明:同种岩性集料的筛分直径与集料压实初始密实度、密实度指数均有较好的线性关系,初始密实度随筛分直径的增大而减少,密实度指数随筛分直径的增大而增大;片麻岩与玄武岩集料压实初始密实度随集料形状指数的增大而减小,片麻岩与玄武岩集料压实密实度指数随集料形状指数的增大而增大;石灰岩2与玄武岩集料压实初始密实度随集料棱角性指数的增大而增大,石灰岩2和玄武岩集料压实密实度指数随集料棱角性指数的增大而减小.     

基于离散元方法的沥青路面竖向变形研究

针对沥青路面在荷载作用下产生的竖向变形,笔者利用离散元方法对组成沥青路面的集料、结合料及两者之间的粘结指定接触连接的约束方式,给出了路面结构组合和双轮加载模式,研究了沥青路面各结构层的竖向变形特性及颗粒的位移矢量变化.结果表明:路面结构在双轮荷载作用后,形成的竖向变形呈"W"形且最大变形出现在上面层,沿道路深度方向的颗...     

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。     

围压对双轴试验力学参数影响的数值模拟研究

为了研究围压对双轴试验力学参数的影响,利用离散元方法(二维)数值模拟了不同围压下试件的响应结果,研究了围压对弹性模量、泊松比和强度的影响,给出了0 MPa和25 MPa围压下试件的破坏模式和颗粒间的接触力、位移矢量、裂缝分布。结果表明:围压与弹性模量、强度呈直线增长关系,泊松比随着围压的增大而减小,两者呈二次多项式关系,25 MPa比0 MPa时试件的最大接触力增大28.15%、最大位移增加0.03 mm、裂缝数增加92条。     

厂拌乳化沥青冷再生配合比设计

为了提出厂拌乳化沥青冷再生配合比,通过九江-景德镇高速公路改建项目冷再生沥青混合料配合比设计的实例,结合室内试验,确定了最佳含水量,研究了水泥含量对冷再生混合料劈裂强度、疲劳寿命的影响,以及乳化沥青含量对冷再生混合料劈裂强度、浸水劈裂强度、残留强度比、马歇尔稳定度的影响,并确定了最佳配合比。     

基于间接拉伸模式的沥青混合料内部力链分布特征

为了表征沥青混合料在间接拉伸模式下的力链分布特征，成型3种骨架结构沥青混合料的马歇尔试件，以及旋转压实试件和相应3种类型的沥青砂浆静压试件。利用简单性能试验分别测试不同温度条件下沥青混合料和沥青砂浆的动态模量、相位角，在获取沥青混合料旋转压实试件和马歇尔试件截面图像的基础上，结合数字图像处理技术和MATLAB编程，借助离散元方法重构了3种类型沥青混合料的旋转压实和马歇尔数字试件。对旋转压实数字试件进行虚拟简单性能试验，运用反演算法计算数字试件的细观参数，校验细观模型的准确性和合理性。对马歇尔数字试件开展虚拟间接拉伸试验，提取颗粒间接触力力链信息，以力链概率分布和角度分布作为量化指标进行分布特征分析。研究结果表明：利用离散元方法重构的3种骨架结构沥青混合料黏弹性细观模型具有较高的预测精度，动态模量和相位角的实测与预测最大差异分别为9.64%、0.24°；间接拉伸荷载模式下，3种骨架结构沥青混合料的内部法向压力力链概率分布均随f(接触力与平均接触力的比值)的增大而衰减，强力链(f≥1)的概率分布较小，而弱力链(f＜1)的概率分布较大，随着温度的升高，力链的最大概率分布基本呈增大的趋势；不同温度的压力力链角度分布差异较大，呈沿0°-180°水平线和90°-270°垂直线的非对称分布，0°-180°水平线以上分布占主导，随着温度的升高，角度分布均向外延伸，但延伸幅度不大，最大仅为3.954%；不同截面的沥青混合料具有一致的法向力链概率分布和角度分布。研究结果为从细观角度认知沥青混合料的非均匀力学响应及荷载传递演化提供了理论依据。     

空隙结构对沥青混合料内部受力状态的影响

利用ANSYS和蒙特卡罗方法,建立含有不同空隙结构的沥青混合料模型,施加0.7 MPa的竖向荷载后,提取应力应变值,进而研究空隙结构(包括形状、大小、空隙率)的差异对沥青混合料内部受力状态的影响.研究结果表明:X向拉压应变、Y向拉压应变最大值及X向压应力均随空隙边数的减少线性降低,Y向压应力最大值减小更加明显;空隙边缘路径上X应力极大值均出现在空隙的角点,Y向应力在角点处发生突变,最大值可达2.22 MPa,均值为0.59 MPa,尖锐处为易损伤区域;随着空隙变大,应力、应变基本呈增大趋势;空隙率的改变对X向应力与剪应力影响较大,且空隙率一旦超过10％,X向应力与剪应力急剧增大,之后趋于稳定.     

基于层次分析法的沥青混凝土路面施工可靠度指标研究

为了更精确地控制沥青混凝土路面的施工,选用层次分析法筛选施工过程的主要控制指标,并对选取的指标进行相关性分析。结果表明:压实度、空隙率、面层厚度是影响施工质量的控制指标,并且是导致路面产生早期病害的主要因素,其权重分别为0.437 8、0.261 4、0.181 8;相关性分析表明压实度与空隙率、面层厚度均具有明显的相关性,相关系数分别为0.999 8、0.984 7。根据易于测量的原则,最终选取压实度作为沥青混凝土路面施工的控制指标,用于施工过程的可靠度计算。     

超大粒径沥青混合料级配分形特性与力学指标

为了定量评价超大粒径沥青混合料(SLSM)的级配特性,运用分形理论提出了SLSM集料质量分形分布函数的计算方法,得到了不同级配SLSM-40的质量分形维数,建立了集料质量分布与分形维数的关联模型,分析了分形维数与SLSM-40体积指标的关系,并通过强度试验和简单性能试验研究了SLSM-40的力学指标.分析结果表明:分形维数在2.60左右时,SLSM-40的体积指标均符合技术要求;分形维数在2.55～2.60之间时,SLSM-40的级配均匀性良好;随着粒径增大,粘聚力增大,SLSM-40中粘聚力对整体强度贡献率约为50％,比普通沥青混合料提高了1～2倍,而内摩擦角减小5°～10°;20℃试验条件下,SLSM-40抗压回弹模量比AC-25提高了1 869 MPa,为AC-25的2.6倍;不同试验温度条件下,随着加载频率的增大,SLSM-40的动态模量逐渐增大,相位角随温度和加载频率的变化规律与动态模量相比差异较大,并且温度越高,动态模量指标越小,SLSM-40的抗永久变形能力下降.