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.     

非饱和粉土回弹模量的应力依赖性与水敏感性耦合分析

为了研究路基内部应力状态和含水率变化对回弹模量的影响,建立了路基土回弹模量的预估模型。根据室内三轴重复加载试验结果,研究了应力依赖性控制指标的选择,结果表明:体应力变化时,回弹模量不具有单调变化的规律,所以不宜作为应力依赖性的控制指标;而利用围压和偏应力作为控制指标时则能全面的反映回弹模量的变化规律。根据土水特征曲线,利用基质吸力表征含水率的影响,构建应力依赖性和水敏感性的耦合模型,并通过试验结果的拟合验证,发现该模型能够较好地反映回弹模量随应力水平和含水率变化的规律。     

湿度有限波动下非饱和黏土路基动态回弹模量

通过压实黏土的土-水特征曲线试验和重复动三轴试验,揭示了在不同湿度状态、干湿路径、有限湿度波动下回弹模量的变化规律,研究了回弹模量与基质吸力的相关性,构建了基于基质吸力的湿度波动折减系数η的预估方程。结果表明:回弹模量与基质吸力之间具有较强的非线性相关性;干化路径的动态回弹模量均大于相同含水率下湿化路径的动态回弹模量;动态回弹模量在波动初始衰减最明显,降幅可达23%～37%;基于基质吸力的η预估方程可求解不同湿度波动幅度和次数下的动态回弹模量,预估效果优于采用饱和度的预估方程。     

黄土路基回弹模量湿度预估及修正系数确定

为了研究黄土路基湿度与强度的变化规律,调研了大量路基湿度预估模型,结合黄土地区气候环境特征,确定FredlundXing模型作为黄土地区路基湿度预估模型;选取了16种土样做物性参数试验,结合预估模型,得到了黄土路基平衡湿度范围质量含水率为16%~19%,体积含水率为29%~35%;现场实测霍候一级公路、宁夏桃同高速公路以及晋阳高速公路路基平衡湿度,实测值与预估值之差为-1.4%~1.7%;在此基础上,选取7种代表性土样做最佳含水率及平衡湿度情况下的动态回弹模量试验,推荐了山西省黄土路基湿度修正系数,晋北地区修正系数为0.4~0.5,晋南地区为0.5~0.6.     

粘土永久变形预估模型试验与仿真研究

路基永久变形影响沥青路面的车辙,经详细分析推荐出路基土永久变形试验方案,对粘土进行了重复加载动三轴试验,建立了塑性应变和荷载作用次数之间的关系式,使用最小二乘法拟合出该式中的系数与含水量和回弹模量之间的回归公式.采用扩展的Drunker-prager土体本构模型,对于粘土重复加载动三轴试验进行了有限元仿真.试验曲线或有限元仿真曲线与预估模型均比较吻合,相关系数R2均在0.99以上;模型参数的回归公式的相关系数R2最小值为0.53,大于临界值0.50.分析结果表明:建立的粘土永久变形预估模型可靠性较高,可以用有限元仿真来代替部分室内重复加载动三轴试验.     

考虑加卸载时长的路基土动态回弹模量测试方法及试验研究

路基土动态回弹模量是沥青路面结构设计中的重要参数,准确获取路基土动态回弹模量一直是道路工程领域的重要研究课题之一。在调研路基土动态回弹模量测试方法相关成果的基础上,通过有限元数值计算、试探性试验,建立考虑行车荷载加卸载时长影响的路基土动态回弹模量测试方法;选取两种典型的路基土,开展考虑行车荷载加卸载时长的动态回弹模量试验。试验结果表明：两种土质动态回弹模量随围压增大而增大,随循环偏应力、加载时长的增大而减小;随着加载时长的增加,路基土动态回弹模量减小可达34.6%,加载时长的影响不容忽视;不同加载时长下,路基土动态回弹模量随围压、循环偏应力的影响规律基本一致。     

干湿循环下粗粒土回弹模量演变规律及模型预估和修正

借助动三轴试验系统,研究了不同含水率、应力加载路径和干湿循环次数下粗粒土回弹模量的变化规律,采用多种预估模型对模型参数进行统计回归,最终确定Ni模型为粗粒土模量预估模型,并提出了干湿循环修正系数及拟合方程.试验结果表明:回弹模量随含水量的增加呈减小趋势,含水量为4％时对应的回弹模量值最大;当偏应力一定时,围压与回弹模量...     

土工格栅加筋碎石土动回弹模量及预估模型试验研究

加筋土路基动回弹模量是加筋土技术在道路工程中的重要设计指标。利用动三轴仪对土工格栅加筋碎石土进行动回弹模量试验,对比分析了含水率、加筋方式、剪切及侧限影响表征量对动回弹模量的影响规律,并回归分析了动回弹模量预估模型参数。研究结果表明：加筋土的动回弹模量随着含水率的提高而降低;土工格栅应布设在土体中的水平剪切变形层位,增加加筋层数或减少层间距,对提高动回弹模量的效果明显;在其他条件不变时,动回弹模量随剪切和侧限影响表征量的增大而增大;NCHRP 1-28A模型参数的回归结果比较理想,该模型可用于对土工格栅加筋土动回弹模量的预测。     

石灰处理软土路基深度与土基当量回弹模量关系研究

在室内外试验基础上,针对现行规范换算方法不适用于低模量比石灰土路基情况,根据弹性层状体系理论以及弯沉等效原则,采用KENPAVE和Minitab软件回归出了精度和可靠性较高的换算公式.并通过此公式分析了石灰处理软土路基深度与土基当量回弹模量间的关系.分析结果表明,随石灰处理深度的增加,路基顶当量回弹模量值也在增大,而且增大幅度明显;在达到相同当量回弹模量设计目标时,粘性土的处理深度要大于砂性土的处理深度,而且处理深度相差也非常明显.最后通过实例说明本文当量回弹模量换算公式可用来代替规范中换算公式计算低模量比当量回弹模量值.为软土路基设计与施工提供指导.     

降雨入渗路基湿度场演变规律

为研究受地下水位高度差异的影响降雨入渗路基湿度场的分布与变化状态,基于饱和-非饱和土渗流理论,构建了5种具备不同初始地下水位的路基数值试验模型.通过分析两种降雨强度情况下的试验结果,总结了湿度场变化的主要规律,并阐述其根本机理.结果表明:降雨雨强越大,地下水受到扰动抬升越显著,路基层位越低,其湿度和扰动区扩距受地下水影响越显著;随着初始水位降低,路堤湿度极差的增幅呈二次曲线增大并至稳定值,扰动区水平扩距呈二次曲线减小并至稳定值;工况一定,则对应存在一个平衡水位线,当初始水位在其之下时,对路基湿度演变影响甚微,反之,随着初始水位的增高,路基湿度增幅呈对数递增.处于平衡水位之上时,初始地下水位高度对降雨入渗路基引发湿度场的分布与变化状态影响显著.     

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1.6 g·cm^-3增长至2.0 g·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。     

高液限土路基弯沉控制方法及应用

为解决高液限土路基填筑中弯沉难控制的问题,根据刚度补偿理论和弯沉等效原则,以弯沉为控制目标,提出高液限土路基弯沉控制方法。该方法以下路堤回弹模量、路基各层顶面回弹模量和填筑厚度为计算参数,通过理论计算得到各层填料所需的材料模量,结合室内试验结果选择合适的填料,确定路基弯沉控制的填筑方案,并可根据路基现场施工效果动态调整。以海南省内国道G360公路为依托工程,依据该方法制订方案,铺筑试验路,并进行现场试验验证。结果表明,路基顶面弯沉满足验收要求,且与验收值误差较小。该方法可有效控制路基弯沉,指导高液限土路基施工与质量控制。     

用压实度计算路基力学性能的研究

文章基于CBR值与路基回弹模量的关系,针对工程实践中土基回弹模量的测定较为困难,受外界因素影响大,传统用测定路基土体的加州承载比（CBR）来推算土基回弹模量的方法也较耗时且效率较低的现状。通过对实际工程数据的分析,探索了利用路基压实度来计算路基力学性能的方法。结果表明：对于自然条件相近的地区,CBR同土基回弹模量的关系在一个相对较大的范围内是比较稳定的。通过建立路基压实度同CBR值之间的关系模型,间接推出压实度与土基回弹模量的关系是可行并且容易做到的。在不能测量土基回弹模量时,可以利用路基压实度这种施工中较容易获得的路基参数来估算路基的回弹模量。     

考虑变形滞后效应的高液限土路基模量反算方法

为了提高便携式落锤弯沉仪(PFWD)测定高液限土路基回弹模量的精度,考虑变形滞后效应对反算结果的影响,提出了一种基于Kelvin粘弹性模型和准静态动力分析反算模量的方法.通过现场试验,验证了新方法的有效性.研究结果表明:利用高液限土填筑的下路堤模量较低,在PFWD冲击荷载作用下,其顶面竖向位移峰值明显滞后于荷载峰值,且...     

最大承载力状态下全风化花岗岩路基变形特性与控制方法

为了研究南方湿热条件下全风化花岗岩填筑路基的科学方法,以提高路基在运营期的耐久性与稳定性,对全风化花岗岩进行了湿法重型击实与加州承载比试验。结果表明:承载力最大状态下全风化花岗岩的含水率比最佳含水率更接近天然含水率。为进一步了解其湿胀特性,通过改变初始含水率进行了膨胀率试验,得到了全风化花岗岩在不同初始含水率下的干密度衰变规律;通过改进的固结试验对比分析了全风化花岗岩在最大承载力和最大干密度状态时的变形特性。结果显示:与常规的以最大干密度控制方法相比,全风化花岗岩在最大承载力状态下抗变形能力和稳定性更好。按最大承载力状态铺筑了全风化花岗岩路基试验段并进行了现场回弹模量和压实度检测,结果表明:最大承载力状态下全风化花岗岩路基完全能满足下路床94区的压实要求,为了满足路面对路基回弹模量的要求,基于变形等效原理提出刚度补偿设计方法,以确保全风化花岗岩路基整体刚度与耐久性。