非饱和粘土路基平衡湿度空间分布特征及预估

通过室内外试验探讨了非饱和粘土路基平衡湿度沿道路横断面的空间分布特征，并基于非饱和土力学基本理论，采用滤纸法测定了不同含水量土样的基质吸力，标定了反映含水量与基质吸力单值函数关系的土水特征曲线模型，建立了大气降水/蒸发影响区以外非饱和粘土路基平衡湿度的预估方法。研究结果表明，近中央分隔带和路肩处的上部路基土的平衡湿度受大气降水/蒸发的影响显著；大气降水/蒸发影响区以外的路基土平衡湿度主要受控于地下水位的影响；Fredlund&Xing模型可较好地表征非饱和粘性路基土湿度和基质吸力的相关关系，模型参数拟合结果具有较高的可靠性；地下水位控制区粘土路基平衡湿度预估结果与试验测试值之间具有较高的一致性，预估方法合理可靠。     

路基处治土回弹模量的预估方法

低路堤路基土湿度的变化会对其回弹模量产生显著影响.采用水泥-石灰-土和石灰-土2种处治土,通过室内吸水、浸水和干-湿循环模拟试验,建立了回弹模量与龄期、饱和度以及干-湿循环次数的预估方程,并通过现场试验检测的路基土湿度,应用该预估方程对2种路基处治土的回弹模量进行了预估.结果表明:预估值与实测值较为吻合.     

路基土动态回弹模量的试验研究

为明确路基土动态回弹模量的影响因素及其规律、解决其参数取值问题,采用三轴反复加载试验方法,对粉土和粘土进行一系列回弹模量测试。研究表明,回弹模量随围压和压实度的提高而增大,随循环偏应力和含水量的增大而减小;粘土回弹模量受应力状况、含水量等因素的影响较粉土更为显著。在全面分析现有回弹模量本构预估模型的基础上,采用三参数复合模型对试验结果进行拟合,获得不同压实度和含水量条件下粉土、粘土的回弹模量预估模型。通过与试验数据的对比,验证了该模型的正确性与可靠性。     

非饱和粘性路基土回弹模量之研究

利用MTS动力三轴试验系统,进行一系列路基土回弹模量试验,并于试验后以滤纸法量测土样之基质吸力,以探讨非饱和粘性路基土之回弹模量特性及基质吸力对回弹模量之影响。研究结果显示重复荷载下之偏应力愈大则回弹模量愈小,且回弹模量随基质吸力的增加而增加。本文并建立以重复荷载之偏应力及基质吸力预测非饱和粘性路基土回弹模量之模式,改善传统模式未能考虑含水率对路基之影响。     

路基土回弹模量应力依赖性分析及预估模型

通过室内重复加载三轴试验研究4种常用路基土的回弹特性,分析回弹模量对体应力、侧向应力、偏应力的依赖关系。试验结果表明,回弹模量值是两个应力变量的函数,且当其中一个变量保持不变时,回弹模量值随另一变量呈非线性变化,函数关系应为幂函数形式。在此分析基础上,参考Uzan模型表达式,以偏应力和体应力为变量回归得出相应的路基土回弹模量预估模型,拟合结果良好。模型的建立,有利于更好地理解路基土的回弹特性,并为路基模量设计值的取用与路面结构力学响应计算提供可靠的技术依据。     

路基土回弹模量影响因素分析

采用室内重复加载三轴试验测试了不同性质路基土的回弹模量(Erm),分析了应力级位、含水量和压实度对路基土回弹模量的影响.结果表明:偏应力(dσ)和侧向应力(3σ)对路基土回弹模量均有显著影响,含水量对路基土回弹模量的影响非常大,而压实度同样是一个主要影响因素.路基土回弹模量测试及取值应遵循的条件为:估算路基土实际受力水平以确定应力级位;根据Miner线性累加损坏准则,对全年各季节不同含水量状况下的路基土回弹模量取加权平均值;压实度可根据实际施工水平取值,或取95%.     

路基粉土动态回弹模量试验与预估模型研究

对不同含水率和压实度下的路基粉土进行动态回弹模量试验,结果表明：动态回弹模量随着围压的增大而增大,随着偏应力的增加而减小,其受围压的影响更为显著;随着含水率的增大而减小,随着压实度的增大而增大,受含水率的影响更为显著。最后采用物性指标参数塑性指数、含水率、压实度和力学指标参数CBR指标,建立路基粉土动态回弹模量预估模型。     

含水率变化下压实路基土动态回弹模量试验研究与预估模型

路基土动态回弹模量MR是路面设计和使用性能评价采用的关键参数,运营期间受含水率变化影响显著。以压实红黏土为研究对象,制备了6个不同含水率和3种不同压实度的试样,采用滤纸法测试了不同状态下的基质吸力,并通过动三轴试验研究了含水率、压实度、动偏应力和围压对动态回弹模量的影响。试验结果表明:MR随压实度、围压的增大而增大,随动偏应力增大呈非线性减小;MR随含水率增大急剧降低,从最佳含水率增加4.5%时,不同压实度下MR均降低约50%,动偏应力和压实度对MR的影响随含水率增大逐渐减弱;MR随含水率和饱和度的变化规律与土性显著相关,而不同土样的MR随基质吸力变化趋势基本一致。进而引入基质吸力,建立了综合考虑含水率和应力水平影响的压实路基土MR预估模型,通过本文和文献试验数据证实了该模型的适用性,并基于13种土样的试验结果建立了模型参数与物性指标之间的经验关系。     

季节性冰冻地区路基土动态回弹模量试验研究

为研究季节性冰冻地区路基土的动态特性,采用动态三轴压缩试验对路基土动态回弹模量进行研究。分析了位于内蒙古东部季节性冰冻地区的2种典型路基土质在不同应力状态、不同含水率条件以及不同冻融循环次数下的路基动态回弹模量变化规律,并推荐了2种典型路基土质的动态回弹模量取值范围。试验结果表明:在一定的应力范围内,动态回弹模量随着围压的增加而增大,随着偏应力的降低而减小,并且围压对动态回弹模量的影响程度高于偏应力;含水率及冻融循环均对动态回弹模量产生重要影响,且影响程度与土质类型及冻融循环次数有关。试验中选取的赤峰黄土动态回弹模量取值范围为80～100 MPa,冻融循环折减系数为0.76;通辽砂土动态回弹模量取值范围为90～120 MPa,冻融循环折减系数为0.87。研究结果可为该地区的路面结构设计提供参考。     

建筑固废再生粒料基层填料动回弹模量特性及统一预估模型研究EI北大核心CSCD

动态回弹模量是重复交通荷载作用下路基填料的重要力学性能指标和力学法路面结构设计的关键参数。为深入研究不同土性参数和应力状态组合条件下城市建筑拆除固废再生骨料的动回弹模量特性,针对单一来源建筑固废再生骨料分别开展5种不同级配、3种不同含水率、3种不同压实度和15级不同应力状态序列下的室内循环加载三轴压缩试验,分析土性参数和动应力水平对动回弹模量的影响规律,进而采用基于平移因子函数的主曲线方法构建综合考虑不同因素的动回弹模量统一预估模型并加以验证。研究结果表明,建筑固废再生骨料的动回弹模量随压实度的降低或含水率的增加而逐渐减少,随粗颗粒相对含量的增多而逐渐增大;动偏应力和围压水平对压实后的再生骨料动回弹模量的影响均较大,且围压的影响更显著;所构建的统一预估模型可同时考虑多个因素的影响且精度更高。研究结果可为建筑固废再生骨料在粒料基层中的资源化高值应用提供理论依据和研究基础。     

路基永久变形对水泥混凝土路面的影响分析

采用由室内反复加载三轴试验建立的路基土永久变形预估模型,计算了典型土组路基永久变形的量值。分析表明,随着路基回弹模量的提高,其永久变形也逐渐减小;路基永久变形在空间上呈垂球面形,在模拟计算中,可采用抛物线或正弦曲线进行拟合。将路基永久变形作为初始条件赋予相应节点,建立考虑不均匀支撑条件的路面结构分析模型,并对不同荷位下路面结构的荷载响应和疲劳寿命进行分析。结果表明,路基变形对柔性基层路面荷载应力和疲劳寿命的影响均十分显著,因此柔性基层不适宜用于重交通和特重交通路面中;对于半刚性基层路面,当路基回弹模量达到40 MPa时,路基永久变形对路面荷载应力和疲劳寿命的影响均较弱,因此建议在路面结构设计中可予以忽略。     

砂土路用动态特性试验研究

为研究砂土在重复荷载作用下的路用动态特性,开展系列动三轴试验。根据累积塑性应变随加载次数的变化规律,获得不同含水量、压实度下砂土的临界动应力。研究结果表明,砂土动态回弹模量随围压、压实度的提高而增大,随循环偏应力和含水量的增大而减小。采用偏应力和体应力为变量的动态回弹模量本构模型对试验数据进行回归分析,结果表明所选模型具有较高的决定系数,证明所选模型具有较高的合理性与可靠性,可为基于动力学的路面结构设计提供参数。为运用上述动态特性评价公路路基填料,提出基于动力特性的公路路基设计思路。     

初始干密度对天然砂砾改良红粘土回弹模量的影响及预估模型

以掺天然砂砾改良的红粘土为研究对象,采用室内承载板法测定回弹模量,通过不同初始干密度下的回弹模量试验,深入研究了天然砂砾改良红粘土的回弹模量随初始干密度的变化规律,建立了不同初始干密度下回弹模量的预估模型。试验结果表明:在同一天然砂砾掺量下,随着初始干密度的提高,红粘土的回弹模量逐渐增大。当初始干密度由低向最大干密度增大时,回弹模量增长速度较快,当初始干密度超过最大干密度继续增大时,回弹模量增长速度变缓;在同一初始干密度下,当天然砂砾掺量从0增至30%时,回弹模量的增长幅度较小,当天然砂砾掺量超过30%而继续增长时,回弹模量增长幅度较大;初始干密度由1.6g·cm-3增长至2.0g·cm-3时,回弹模量增长值随天然砂砾掺量的增加而逐渐增大。分别建立了回弹模量随初始干密度及天然砂砾掺量变化的预估模型,通过补充试验,验证了预估模型的准确性。     

Resilient modulus prediction of soft low-plasticity Piedmont residual soil using dynamic cone penetrometer

Dynamic cone penetrometer (DCP) has been used for decades to estimate the shear strength and stiffness properties of the subgrade soils. There are several empirical correlations in the literature to predict the resilient modulus values at only a specific stress state from DCP data, corresponding to the predefined thicknesses of pavement layers (a 50 mm asphalt wearing course, a 100 mm asphalt binder course and a 200 mm aggregate base course). In this study, field-measured DCP data were utilized to estimate the resilient modulus of low-plasticity subgrade Piedmont residual soil. Piedmont residual soils are in-place weathered soils from igneous and metamorphic rocks, as opposed to transported or compacted soils. Hence the existing empirical correlations might not be applicable for these soils. An experimental program was conducted incorporating field DCP and laboratory resilient modulus tests on “undisturbed” soil specimens. The DCP tests were carried out at various locations in four test sections to evaluate subgrade stiffness variation laterally and with depth. Laboratory resilient modulus test results were analyzed in the context of the mechanistic-empirical pavement design guide (MEPDG) recommended universal constitutive model. A new approach for predicting the resilient modulus from DCP by estimating MEPDG constitutive model coefficients (k₁, k₂ and k₃) was developed through statistical analyses. The new model is capable of not only taking into account the in situ soil condition on the basis of field measurements, but also representing the resilient modulus at any stress state which addresses a limitation with existing empirical DCP models and its applicability for a specific case. Validation of the model is demonstrated by using data that were not used for model development, as well as data reported in the literature.     

交通荷载应力路径下砂土地基变形特性研究

在交通荷载作用下,地基土单元不仅偏应力大小周期性变化而且主应力轴连续旋转。为了研究交通荷载应力路径下地基土单元排水变形特性,利用动态空心圆柱仪对K0固结下饱和砂土进行了一系列"苹果型"动力循环应力路径以及普通动力循环应力路径试验。两组应力路径试验结果的对比表明交通荷载应力路径引起的主应力轴连续旋转会加速竖向永久变形的累积,并且对竖向回弹模量具有软化作用,而且随着循环应力比的增大,两种应力路径下变形特性差异变得更加明显。最后,基于Uzan回弹模量模型提出了相应的修正公式用来考虑主应力轴旋转效应。