砂泥岩颗粒混合料往复剪切特性试验研究

通过对ZJ型应变控制式直剪仪进行一定的改进,对砂泥岩颗粒混合料进行往复剪切试验,在一定的往复剪切次数的影响下,分析了剪切力、剪切位移、法向位移、剪切强度等一系列的变化情况。研究表明:砂泥岩颗粒混合料在往复剪切过程中,剪应力与剪切位移的关系整体呈"梭型"变化趋势,且逐渐重合,且试样发生了明显的法向位移;随着循环次数的增加,黏聚力呈先增加最终趋于稳定,内摩擦角呈逐渐减小最终不变的趋势。     

基于晶胞模型的沥青混凝土微观力学分析

为研究碎石骨料与沥青胶砂间的相互作用并在微观接触和宏观模量间建立映射,基于晶体面心立方结构和应力均布假设,对接触进行一维杆件简化后,对荷载作用下骨料间的接触反力进行数学解析,得到接触刚度与结构模量的关系公式,并在此基础上对沥青混凝土的力学特征进行分析。混合料内的相邻骨料在轴向荷载下会产生同等大小的压缩和拉伸反力,且反力大小与骨料直径平方成正比;因骨料与胶砂的刚度存在差异,混合料在压缩和拉伸时会表现出不同的模量特性;剪应力只在特定方向传递,因而产生了更大的接触反力和变形。计算AC-13、SMA-13、OGFC-13三种沥青混合料在竖向车轮荷载作用下的接触拉应力,结果显示:同等荷载下AC-13沥青混合料的接触拉应力最小,OGFC-13沥青混合料的接触拉应力最大。     

橡胶颗粒对微表处性能的影响及其降噪效果

采用湿轮磨耗试验、负荷轮粘附砂试验和轮辙变形试验方法,对比分析了添加橡胶颗粒对于稀浆混合料的水稳定性、抗磨耗性等路用性能的影响。通过轮胎/路面振动测试装置,研究了轮胎在橡胶颗粒微表处上的垂直振动衰减特性。试验结果表明：添加橡胶颗粒改善了稀浆混合料的成浆性能,延长了稀浆混合料的可拌和时间,但混合料的初期强度有较小幅度降低...     

基于集料波动的沥青混合料水稳定性研究

为研究集料波动对沥青混合料水稳定性的影响,通过浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验对沥青混合料的水稳定性进行评价,在此基础上采用灰色关联分析法评价集料的针片状颗粒含量、砂当量、粉尘含量、4.75mm通过率、2.36mm通过率和0.075mm通过率６种因素对沥青混合料水稳定性的灰色关联度及其排序情况的影响。结果表明,对沥青混合料水稳定性影响最为显著的为4.75mm通过率,其余依次为2.36mm通过率、砂当量、0.075mm通过率、粉尘含量和针片状颗粒含量。     

基于正交试验的钢纤维水泥混凝土路面配合比的优化设计

通过设计正交试验,利用趋势图法分析砂的质量分数、纤维的体积分数、水灰质量比等各因素对混合料抗折强度的影响规律;采用极差法得出各因素对混合料强度的影响程度,最终确定了混合料的最佳配合比,研究成果可为工程建设实践提供参考。     

水泥稳定碎石江砂基层材料应用研究

用松源段松花江江砂代替水泥稳定碎石集料中细集料部分，制成水泥稳定碎石江砂混合料，作为城市道路的基层材料。研究从水泥稳定碎石江砂的物理力学性能入手，通过室内试验和工程实际应用，分析水泥稳定碎石江砂用于城市道路路面基层建设的可行性。根据混合料强度形成的基本原理，通过室内试验研究，室内试验结果与规范要求值之间的对比分析，同时结合工程实际应用效果及经济评价等，最终得出水泥稳定碎石江砂用于修建城市道路路面基层是可行的，对松原市典型路面结构的形成具有重要的指导意义。     

基于黏弹性的橡胶改性沥青路面抗滑性能研究

为研究橡胶颗粒对沥青路面抗滑性能的影响,基于SMA-13沥青混合料,采用内掺法以橡胶颗粒等量替代相应的集料进行橡胶改性沥青混合料配合比设计,橡胶颗粒掺量R=0%、1%、3%、5%,配制得到4组沥青混合料SMA-13A、SMA-13B、SMA-13C、SMA-13D,分别制备旋转压实试件及车辙板试件,保持试件温度T=10、20、30、40、50℃。采用单轴压缩试验方法进行AMPT简单性能试验,得到动态模量E和相位角φ;利用自主研发的轮胎-路面动态摩擦系数测试系统进行抗滑性能试验,得到动态摩擦系数f。结果表明:沥青混合料的黏弹性能顺序为SMA-13DSMA-13CSMA-13BSMA-13A,说明掺橡胶颗粒后,沥青混合料的黏弹性能得到了提高,且掺量越大,黏弹性能越好;在试件温度T=10、20、30、40、50℃下,沥青混合料的动态摩擦系数f与动态模量E的相关性基本相同,说明沥青混合料试件的温度对f与E相关性的影响不大;在车辆动态荷载作用下,随着橡胶颗粒掺量R的增加,沥青混合料的动态模量E减小,动态摩擦系数f增大,而相位角φ减小,说明橡胶颗粒的掺入提高了沥青路面的黏弹性能,从而提高了沥青路面的抗滑性能。     

沥青混合料单轴压缩试验的细观分析

运用基于离散元法的二维颗粒流程序PFC2D模拟沥青混合料单轴压缩试验,选择连续密级配AC-13作为研究对象,得到模拟试验与实际室内试验试件的应力-应变曲线,二者的结果较吻合。输出模型图、颗粒间接触力图、颗粒位移图,从细观角度分析沥青混合料的性质,分析结果更加准确、合理,克服了单纯从宏观角度分析沥青混合料性质的片面性。     

砂砾石混合料干密度与碾压遍数的关系研究

选择试验场地和碾压机具,在试验场地上进行砂砾石混合料路基干密度与碾压遍数的关系试验,并根据试验数据绘制出在各型压路机作用下混合料干密度与碾压遍数的关系曲线,有助于对砂砾石混合料路基干密度与碾压遍数的关系进行深入的分析研究。     

沥青混合料级配类型对剪切破坏模量影响的探究

通过等速率轴向加载试验,测试不同级配的沥青混合料试件的变形情况,计算出混合料的剪切破坏模量,揭示了级配对混合料剪切模量的影响规律,从而得出模量值的大小与级配的内部组成结构有很大的关系,而不是仅仅与粗集料含量的多少有关。     

颗粒破碎条件下的胶结砂力学行为

为揭示胶结量对胶结砂的力学行为与颗粒破碎的影响,引入颗粒破碎的概念,采用颗粒流商业软件PFC对胶结砂力学行为进行了三维颗粒流数值模拟,对不同胶结量的试样进行了一系列的三轴压缩试验,并与实验结果进行对比.在此基础上,分析了数值模拟中胶结试样的微观力学响应.研究结果表明:颗粒流数值模拟能够有效地描述胶结砂的主要力学行为,相比无胶结的试件,胶结砂表现出更高的强度,应力-应变关系曲线呈应变软化型,体积应变为先剪缩后剪胀;胶结砂宏观力学响应(应力-应变关系和剪胀性)与其微观力学响应密切相关,在加载的初期,胶结点破坏率和破坏速率较低,在屈服点后迅速增长,峰值应力点后,胶结点破坏速率和胶结点破坏率趋于平缓;胶结量越小,胶结强度越低,胶结点破坏率和速率越高;胶结量越高,颗粒破碎的比例越高,体积膨胀量越大;胶结量分别为0和100%时,颗粒破碎的比例分别为1.13%和10.96%.胶结作用的存在促进了剪切带的孕育,与无胶结试样相比,胶结试样内部颗粒接触力链更粗、更集中.      

拌和温度对SMA-13沥青混合料性能影响研究

以某工程SMA—13混合料为研究对象,设置160℃、170℃、180℃3种拌和温度,制作马歇尔试件及疲劳试件,进行平行试验,研究室内拌和温度变化对SMA—13混合料的马歇尔试验指标及疲劳性能的影响程度.试验结果表明:SMA—13沥青混合料的稳定度、沥青饱和度、毛体积密度与拌和温度呈现出正相关关系,但空隙率、矿料间隙率、流值与拌和温度呈现出反相关关系,最终确定170℃为SMA—13混合料的最佳拌和温度.拌和温度影响了SMA—13沥青混合料的疲劳性能,同一应力水平下,拌和温度由160℃升到180℃时,疲劳寿命先增大后减少,拌和温度在170℃时试件的疲劳寿命最大.     

基于CDEM的砂卵石地层盾构开挖面稳定性分析

为探究砂卵石地层中盾构开挖工作面失稳现象的机理,采用CDEM （continuum-based discrete element method）可变形块体离散元方法,建立准连续介质模型,对砂卵石土三轴压缩试验开展数值模拟,以分析其细观力学特性;基于“颗粒流动”、“土拱效应”、“超挖出土”等特点,通过平面三角块体离散元建立模拟砂卵石地层盾构开挖面超挖出土的二维动态离散元模型,研究土拱效应、空洞区发展等开挖面失稳的渐进演化机制. 研究结果表明:砂卵石土三轴压缩试验宏观应力应变曲线可分为线弹性阶段、弹塑性阶段、理想塑性阶段;卵石作为粗粒相颗粒存在骨架增强作用,砂卵石接触界面对宏观强度具有弱化作用;通过以土拱效应为标定准则的Hopper Flow标定试验可有效得到不同尺度平面三角形离散单元摩擦角的转换关系;土拱效应显著存在于开挖面前方并随着开挖面超挖出土渐进发展,达到极限状态后逐渐破坏消散;空洞区始于螺旋输送机底部,随超挖出土逐步向上方和前方扩展,最终在击穿承载土拱后到达地表,形成“水滴状”空洞区;从不同角度提出了三类超挖量的控制标准.      

集料特性对沥青混合料抗剪性能的影响研究

从集料特性入手,通过单轴贯入试验和三轴压缩试验,研究分析不同集料类型和特性对AC-13沥青混合料抗剪性能的影响规律。研究表明,玄武岩沥青混合料的抗剪性能优于石灰岩,同时,减小集料的针片状颗粒含量、压碎值、磨耗值,提高其棱角性,能够增大沥青混合料的粘聚力和内磨擦角,从而提高沥青混合料的抗剪性能。     

细集料对沥青混合料路用性能影响研究

为研究不同类型细集料(机制砂和天然砂)对沥青混合料路用性能的影响规律,由马歇尔试验确定两种细集料的最佳沥青用油量,分别采用高温车辙试验、低温弯曲试验和冻融劈裂试验测试基于机制砂和天然砂的沥青混合料路用稳定性能指标。试验结果表明:机制砂在提高沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性方面优于天然砂。     

沥青高温流变评价指标对比

为了有效评价沥青混合料的高温抗变形性能,应用旋转粘度试验、动态剪切流变试验与重复蠕变试验,测试了粘度、车辙因子与蠕变模型参数,利用伯格斯模型对高温蠕变试验数据进行了拟合,结合沥青混合料高温车辙试验结果,分析了3种高温流变指标与沥青混合料高温性能的相关性。分析结果表明:车辙因子在评价改性沥青混合料高温性能时并不适用,模型参数与沥青混合料动稳定度的相关性最大,达到0.9887,说明蠕变参数可以准确地反映各种沥青混合料的高温抗变形性能。     

高填路基粗颗粒填料的压缩变形特性研究

粗颗粒土在铁路建设中应用广泛,研究其压缩变形特性对控制高填路基的沉降变形具有重要的意义。针对沪昆客专芷江北站泥质板岩填料,通过单轴压缩试验研究含水率和颗粒组成对其压缩变形的影响,分析粗颗粒填料在不同含水状态下、不同颗粒组成情况下的压缩变形特性。结果表明压缩变形与时间成对数关系,含水率和颗粒组成是影响粗颗粒填料压缩变形特性的重要因素,提出使用干燥或饱和含水状态、级配良好且粗细颗粒组土质量百分数比为70∶30的粗颗粒填料以控制路基沉降。     

粗集料对水泥稳定碎石骨架结构形成的影响

为了揭示粗集料对水泥稳定碎石骨架结构形成的影响规律,从粗集料颗粒形状和相对用量两方面考虑,借鉴粒子干涉理论和逐级填充理论,通过不同的试验方案进行分析．试验结果表明,粗集料颗粒形状对混合料的骨架结构具有较大的影响;不同粗集料的组合经振动后,各组混合料空隙率都会出现一个最小值,利用合理的填充比例,混合料可以形成密实的结构．     

橡胶颗粒沥青混合料的黏弹性能研究

为了研究橡胶颗粒沥青混合料的黏弹性能,对不同温度下3种橡胶颗粒掺量的沥青混合料进行了蠕变性能试验和动态模量试验,采用Burgers模型表征橡胶颗粒沥青混合料的黏弹性能,分析了温度和橡胶颗粒掺量对于沥青混合料黏弹性能的影响。结果表明:随着温度的升高和橡胶颗粒掺量的增加,蠕变变形量逐渐增大,2%橡胶颗粒掺量下沥青混合料的常、高温稳定性较好,60℃下4%橡胶颗粒掺量的沥青混合料出现严重的蠕变损伤现象。沥青混合料的动态模量随着橡胶颗粒掺量的增大而降低,掺量为2%后继续提高橡胶颗粒掺量对动态模量影响较小。综合上述因素,确定合理的橡胶颗粒掺量为2%。     

玄武岩纤维增强沥青胶浆及沥青混合料抗疲劳性能研究

沥青路面通车使用后,会受到车辆荷载和温度的反复作用,当达到一定程度后,就会产生疲劳开裂。为了分析不同玄武岩纤维掺量对沥青混凝土抗疲劳性能的影响,对不同玄武岩纤维掺量的沥青胶浆进行了动态剪切流变试验和DSR时间扫描试验,对不同纤维掺量的沥青混合料进行了弯曲疲劳试验。结果表明：玄武岩纤维能增强沥青胶浆及沥青混合料的抗疲劳性能,并随着纤维掺量的增大而增强,但受拌合分散性影响,存在最佳掺量,沥青混合料应变水平与疲劳寿命呈良好的双对数线性关系。