液化土浆料填充大粒径堆石路基结构性能研究

为解决大粒径石料堆石体路基结构强度问题,开展了填料级配对大粒径堆石体结构空隙率的影响及大粒径堆石体结构强度试验。结果表明:当粒径比d₁:d₂=6,堆石体结构填充较密实,空隙率较小,可以降低注浆料的用量;大粒径堆石体结构强度较高,结构层次分明,在胶结处没有出现破坏,破坏主要是由大粒径石料脆断所引起;振动注浆法比普通注浆法制作的试件抗压强度高,埋管压力注浆法比振动注浆法制作的试件抗压强度高。研究结果可为大粒径石料堆积体路基结构的强度控制提供参考。     

大粒径填料工程特性的试验和研究

长期以来,由于试验方法、仪器设备等方面的限制,公路部门基本上没有开展大粒径填料工程特性的试验和研究.本文对国内外大粒径填料工程特性试验研究现状和方法进行了总结,结合几种大粒径填料的工程试验结果,提出了大粒径填料的一些基本工程特性规律.     

岩体爆破堆石体填料工程特性试验研究

某道基填筑工程采用低山岩体爆破堆石体为填料,由于堆石体颗粒岩石种类、风化程度以及岩石本身存在差异等,颗粒个体特征试验成果的离散性大,比重测试值的波动大,数据重现性差。基于先导试验段研究,根据试坑堆石体密实程度质量检测中的全料试验成果,评价了堆石体颗粒个体特征与工程特性,分析了颗粒比重与粒组大小的相关性。得出了堆石体材料级配良好,可压性能良好;基于粗、细料界限粒径合理划分的界限粒径9.5mm的结论,建立了粒组三区间试验分析综合确定堆石体比重代表值的方法。     

开级配大粒径沥青碎石混合料劈裂试验的离散元数值分析

为了弥补现有沥青路面结构设计理论中将沥青混合料当作完全弹性体进行计算分析的不足,以AC-16,AC-20,开级配大粒径沥青碎石混合料OLSM-25的劈裂强度为研究对象,采用离散元方法,运用二维颗粒流程序(PFC2D),从细观角度入手,对AC-16,AC-20,OLSM-25的劈裂(间接拉伸)试验进行数值模拟,对比分析AC-16,AC-20,OLSM-25圆柱体试件内部集料颗粒之间的接触力、位移矢量、微裂缝数量及其分布规律.结果表明:在峰值轴向力作用下,当沥青混合料圆柱体试件开裂破坏时,随着沥青混合料公称最大粒径、空隙率的增大以及油石比的减小,试件内部集料颗粒之间的接触力由基本均匀趋于相对离散分布,位移矢量存在显著差异,微裂缝数量逐渐减少.与AC-16,AC-20相比,OLSM-25的间接拉伸抗裂效果显著.     

透水型级配碎石基层填料强度演化特征的离散元模拟

骨架空隙型级配碎石填料因其较好的渗透性能而广泛应用于透水型基床结构层,但其在不同级配下的抗剪强度特征及演化规律仍不明确。首先针对6种不同级配类型的碎石填料试样开展了不同围压下的室内单调加载三轴压缩试验,进而采用考虑颗粒真实不规则形状的三维离散单元方法对室内试验结果进行了数值模拟研究,从颗粒间接触、微观组构和颗粒运动等角度揭示了透水型级配碎石基层(UPAB)填料抗剪强度机理及其随级配变化的演化特征,验证了室内试验得出的级配影响规律及级配优化设计方法。研究结果表明：细颗粒通过改变颗粒体系的内部排列结构(即各向异性程度)而直接影响级配碎石填料宏观抗剪强度,细颗粒含量对试样的剪切破坏形态有直接影响,随着细颗粒含量的减少,试样整体发生较大变形时表现为内部颗粒发生转动的比例下降但发生颗粒间滑动的比例增加;试样失稳的主要原因是由于颗粒拓扑结构的改变,最终发展成不可逆的塑性变形;级配控制参数G/S=1.8时试样表现出最低的各向异性特征,相同应变条件下的颗粒旋转角均值最小,表明此时试样内部的颗粒堆积排列最优且抗剪强度最高,G/S=1.8可取作“填充密实”型与“残余空隙”型结构的分界;不同级配的试样内部颗...     

机场道基堆石体密实程度质量检测

鉴于堆石体颗粒非均质性与离散性特征,堆石体填筑密实程度质量检测评价中引入了不确定性分析置信水平理论.结合依托工程堆石体固体体积率现场检测数据和室内试验方法,研究了堆石体颗粒比重代表值的粒组区间分析方法,以及颗粒吸水率增幅统计特征.提出了堆石体颗粒比重代表值确定的简化实用分析方法,简化了固体体积率检测二粒组区间比重法,同...     

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...     

基于离散元的CRCP冲断区域剥落机理研究

剥落是CRCP冲断区域常见病害,病害产生后将严重影响道路美观,危害行车舒适与安全。为揭示剥落产生机理,首先分析剥落产生原因,划分剥落类型,构建力学分析模型;然后,考虑到混凝土细观上是由集料、胶凝材料及其界面组成,运用离散元软件建立混凝土立方体试件,进行抗压强度数值模拟试验,结合室内试验,确定混凝土细观参数,并进行弯拉强度和抗剪强度试验;最后,以确定的细观参数为基础,建立路面数值模型,进行受力分析,研究混凝土剥落产生机理及其影响因素。研究结果表明:剪切剥落不易产生,分层剥落是混凝土剥落的主要类型;随着车辆荷载的增加,剪切剥落和分层剥落均更易产生,且剥落深度更大;钢筋的腐蚀对分层剥落基本无影响,但使浅层剪切剥落更易产生;随着混凝土强度的衰减,路面受力变化不大,但其本身强度的衰减将加快混凝土的剥落;随着裂缝宽度的增加,钢筋承受拉应力加大,浅层剪切剥落更易产生,分层剥落不易产生。     

南京地区砂砾卵石土压实特性的离散元模拟

为了探究南京地区砂砾卵石土的压实特性,基于离散元数值分析软件PFC2D,模拟了砂砾卵石土的击实试验及加州承载比(CBR)试验的试验过程,分析了砂砾卵石土含石量及颗粒粒径对其压实特性的影响.通过与室内试验的对比验证了离散元法分析砂砾卵石土压实特性的可行性,并根据模拟结果提出了工程中建议采用的土石比例区间.结果表明:砂砾卵石土的孔隙率随着含石量的增加先减小后增大,随着颗粒粒径的增大而不断减小;砂砾卵石土CBR值随着含石量的增加先增大后减小,随着颗粒粒径的增大而不断增大;砂砾卵石土含石率在70％～80％时,能达到最佳压实效果.     

大粒径沥青混合料力学性能试验研究

采用静压成型×h=150 mm×150 mm大粒径沥青混合料(LSAM)试件,通过大量的室内试验,研究分析了公称最大粒径分别为37.5 mm和31.5 mm的LSAM回弹模量、无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度的力学指标。试验结果表明,LSAM的抗压回弹模量是普通沥青混凝土的1.3倍左右;LSAM的回弹模量、抗压强度和劈裂抗拉强度分别是半刚性材料的2倍左右。     

大粒径沥青混合料的力学特性和路用性能研究

分别采用主骨架空隙体积填充法、Superpave方法和贝雷法设计了5种大粒径沥青混合料级配,然后采用大马歇尔试验配合比设计法对所设计的5种大粒径沥青混合料进行了最佳油石比的确定,并对最佳油石比下的大粒径沥青混合料进行了力学特性和路用性能研究.结果表明:大粒径沥青混合料具有较高的抗压强度、抗压回弹模量和劈裂强度,且具有良好的高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性能和水稳定性.     

大粒径沥青混合料基层施工技术

大粒径沥青混合料(LSAM)基层由于其良好的路用性能而备受关注,但粒径大、容易产生离析、难以压实。该文通过大粒径沥青碎石试验路的施工实践,选定最优级配作为试验路的设计级配;介绍了防止LSAM离析和保证压实的有效措施;并通过对弯沉、回弹模量和钻芯试验的检测,评价了大粒径沥青碎石基层的路用性能,为LSAM的设计和施工提供了依据。     

基于离散元法OGFC集料级配优化

以OGFC-10、OGFC-13、OGFC-16为例,在各自推荐级配范围内选择细、中、粗三种集料级配,利用离散元软件PFC2D对相应的OGFC进行单轴压缩试验和劈裂试验数值模拟,以确定最佳集料级配,并通过室内试验对模拟结果加以验证,最后对最佳级配混合料进行路用性能检验。研究表明:离散元法可以用于模拟沥青混合料的单轴压缩试验和劈裂试验,为研究OGFC混合料的力学性能和级配优化提供了辅助手段。     

大粒径透水性沥青混合料动态模量预估模型研究

将不同级配类型沥青混合料动态模量实测结果与Witczak预测模型进行了比较,指出了Witczak预估模型并不适合预测开级配、大空隙率沥青混合料的动态模量。基于这个观点,开展多因素、多水平的沥青混合料动态模量试验,考察沥青混合料动态模量影响显著的因素,通过对动态模量试验结果进行回归分析,建立了大粒径透水性沥青混合料动态模量多元线性预估模型,同时对模型进行验证和修正,并对预估模型的适用性进行了初步探讨。     

基于三维离散元黏弹性模型的沥青砂单轴压缩数值模拟

通过建立三维离散元模型对沥青砂单轴压缩试验进行了一系列的数值模拟.沥青砂是由近似大小的圆细砂颗粒和沥青混合而成,是一种理想化的沥青混合料.首先在三维离散元模型中对沥青砂的三维空间结构进行了数字重构,然后引入Burger's模型模拟沥青的黏弹性质,同时建立以时间和温度为函数的黏结破坏模型模拟沥青砂在单轴压缩过程中的应力一应变曲线,尤其是在应变软化阶段的力学表现.研究结果表明,建立的三维离散元模型对沥青砂在单轴压缩试验中各阶段的应力与应变特性都能进行较好地数值模拟,在细观层面上为进一步分析和预测沥青材料开裂破坏产生和发展的演变过程提供了新的研究手段.     

大粒径沥青混合料防裂机理耦合数值分析

采用有限元方法分析LSAM-30基层沥青路面结构的最不利荷位在行车荷载、温度荷载以及两者耦合应力作用下的应力状态,同时与设置相同厚度的ATPB-30、AC-30I基层的应力计算结果进行对比分析,结果表明LSAM-30、ATPB-30基层比AC-301基层有较好的缓解反射裂缝的能力。LSAM-30粗骨料多,公称粒径大,因而导热系数大,温缩系数小,回弹模量小,可有效减小结构层层间温度梯度,进而减小层间温度应力,同时其表现出的足够的柔性也可以充分地吸收裂缝处的应变能,因而具有较强的防裂能力。通过工程实例对比分析了LSAM-30、ATPB-30、AC-30I,3种基层的防裂性能。通过长期实际使用情况表明,铺设LSMA基层的路面使用状况良好、未发现裂缝生长迹象,而铺设其他2种基层的路面则出现了不同程度的裂缝,结果表明LSMA基层具有明显的防裂性能。     

基于内聚力模型的水稳填充大粒径碎石基层材料抗裂机理分析

为了对水稳填充大粒径碎石基层材料进行更加深入的研究,了解其抗裂机理,从细观角度上解释水稳填充大粒径碎石材料能够有效减小基层收缩应力,利用ABAQUS有限元模拟软件,构建了水稳填充大粒径碎石材料模拟试件,嵌入内聚力模型,进行干燥收缩模拟试验与抗压模拟试验,从系统总能量与材料破坏状态两个角度分析水稳填充大粒径碎石材料的抗裂机理,研究结果表明：水稳填充大粒径碎石材料在减少收缩开裂方面具有一定优势。模拟试验的结果为水稳填充大粒径碎石材料在实际工程中的施工应用提供理论依据,验证了水稳填充大粒径碎石材料能够有效减少材料的收缩开裂。     

大粒径嵌锁式沥青混合料级配设计方法

针对现有大粒径沥青混合料设计方法中存在的问题,依据现有研究成果提出了一种适合最大粒径在25mm以上的大粒径嵌锁式沥青混合料级配设计方法。对关键控制筛孔的选择和矿料级配计算进行详细地论述,最后选取不同级配进行了混合料的高温稳定性、水稳定性和动态压缩模量试验。结果表明:ATSM的水稳定性与传统的密级配大粒径沥青混合料ATB系列材料持平,高温稳定性和动态压缩模量优于ATB混合料。     

基于桥头跳车动力作用影响的台背回填处治技术研究

在考虑车辆动力模型及路桥过渡段不平整几何模型的基础上,采用3轴9自由度车辆运动动力模型,结合弹塑性动力有限元方法,建立可用于分析路桥过渡段车辆振动荷载作用的路基路面动力响应三维有限元模型,计算结果表明,由于路桥高差的激振,车辆将产生一定幅度的垂向和俯仰运动,路面受到的最大动力荷载作用在距离桥头10～30 m范围内;考虑到通平高速公路1-5合同段主要分布为全风化花岗岩,试验结果表明,当地全风化花岗岩填料0.075 mm通过率越小,渗透性越好,可采用强度相对高、颗粒粗的全风化花岗岩填料进行台背回填,其他标段则采用符合规范要求的碎石土填筑。     

基于飞散试验的小粒径沥青混合料耐久性能研究

对于公称最大粒径为6.3 mm小粒径开级配沥青混合料,采用飞散试验、浸水飞散试验、冻融飞散试验分别评价其抗松散性能,分析沥青零剪切黏度和沥青膜厚度对混合料抗飞散性能的影响.试验结果表明:随着沥青零剪切黏度的增加,混合料的飞散损失减小;在沥青零剪切黏度相同的条件下,混合料浸水飞散损失最大,标准飞散损失最小;随着沥青膜厚度...