振动荷载下级配碎石颗粒运动及其能量特征试验研究

大空隙级配碎石因其良好的透(排)水性能逐渐用作“海绵城市”路面结构的基层填料,但振动荷载作用下填料颗粒在重新排列过程中的运动姿态变化以及能量状态空间分布规律仍不明确。文章基于颗粒堆积理论设计了不同级配的碎石填料,开展不同激振参数组合下的室内新型平板振动压实试验,在试样内部不同位置处放置新型智能颗粒传感器(SmartRock)实时监测压实过程中颗粒的运动姿态变化,由颗粒加速度响应分析填料内部运动能量的时空演变规律,进而提出基于颗粒运动和能量分布的填料压实质量评价新指标。研究结果表明,级配碎石填料振动压实过程可明显分为两个不同阶段：第一阶段大部分能量耗散于碎石颗粒的竖向运动及空隙的压缩,占主导的颗粒竖向运动未形成致密的骨架结构;第二阶段颗粒主要发生水平面内的平动以及竖直面内的滚动,颗粒的长轴取向逐渐趋近于“平躺”状态,大部分能量耗散于颗粒间空隙的填充,颗粒逐渐互相紧密咬合嵌挤并形成稳定的骨架结构。试样中上部颗粒的运动指标可较好地评判压实状态,当颗粒水平向运动能量从逐渐增大过渡到逐渐减小至几乎没有任何能量分布但竖向能量分布突增时,表明试样已达到较优的压实状态,新的颗粒运动和能量指标可为连续压...     

透水性基床级配碎石填料强度变形特性试验研究

空隙结构良好的级配碎石因其良好的渗透性而逐渐用作透(排)水性基床结构层,但合理地控制和优化其在交通荷载重复作用下的强度和累积变形特性是亟待解决的关键问题之一。采用基于颗粒堆积理论提出的石砂比(G/S)指标设计7种不同的透水性级配以及用于对比的常规级配,分别开展室内击实试验和单调加载三轴试验研究级配对压实和强度特性的影响;通过控制剪应力比(SSR)设计重复加载三轴试验的不同围压和循环偏应力组合,研究级配对回弹模量、阻尼比和累积塑性变形等的影响。试验结果表明：不同级配试样的峰值偏应力存在差异,围压越大差异越明显,抗剪强度主要受内摩擦角控制;随加载次数增加,回弹模量迅速增大,阻尼比迅速下降,两者均在1 000次左右趋于平缓;不同级配试样的初始阻尼比、回弹模量和轴向累积塑性应变随剪应力比的增大而增大,剪应力比较高(SSR≥0.7)时差异越大;G/S=1.6～1.8时透水性级配碎石处于稳定的骨架结构状态,干密度、抗剪强度、回弹模量、阻尼比和累积塑性变形等均最优。可为透水性基床级配碎石的高效利用和可持续推广提供理论依据和技术参考。     

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。     

透水性基床级配碎石填料宏细观压实特性试验研究

透水性级配碎石填料因其良好的渗透性而逐渐用于透(排)水性基床结构层,其压实质量直接影响路面结构工后变形和耐久性等关键服役性能。针对由颗粒堆积理论提出的石砂比(G/S)指标所设计的7种不同的透水性级配,分别开展室内重型击实和新型平板振动压实试验,研究级配、压实方式和能量水平等因素对碎石填料宏观压实特性和颗粒破碎的影响以及平板振动压实的最优激振参数组合,提出并初步验证对同种类型填料级配、压实方法和能量等的改变不敏感的干密度–饱和度归一化压实曲线;进一步采用高精度工业XCT扫描技术,从细观尺度对比研究了最优激振参数组合下不同级配的碎石填料试样内部颗粒运动、空隙分布和连通性特征等。结果表明：石砂比(G/S)指标级配设计方法可有效地区分透水性级配碎石填料不同的颗粒堆积结构类型,存在最优G/S值范围可使压实后的干密度最大、颗粒破碎程度最低和空隙结构最佳;平板振动压实下干密度随激振时间呈现3个不同的阶段,最优激振频率范围为25～27 Hz,且存在有效的激振时间和激振力组合,XCT扫描结果从细观层面分析不同阶段颗粒的运动规律验证宏观压实特性的变化规律,对比不同级配的空隙分布和连通性证实石砂比(G/S)...     

基于爆破漏斗试验的单孔爆破损伤范围研究

基于岩石爆破损伤理论对单个炮孔的爆破损伤特点进行了分析,给出了形成爆破损伤区的损伤临界值、损伤判据以及测定损伤值的方法。在现场开展单孔爆破漏斗试验,利用钻孔声波波速试验测得炮孔周边岩石的纵波波速,并根据提出的损伤值测定法和损伤门槛值0.19判定爆破损伤区,对爆破漏斗和爆破损伤区的几何特征进行了定量比较与分析。研究结果表明,爆破损伤区体积大约是爆破漏斗的2.3～3.0倍。其中,爆破损伤区边缘至炮孔轴线的最大距离是爆破漏斗边缘至炮孔轴线最大距离的1.65～1.83倍;爆破损伤区深度是爆破漏斗深度的1.02～1.13倍。形成爆破漏斗对应的临界损伤值为0.63,是损伤门槛值的3.3倍。爆破损伤区远大于爆破漏斗,但其间有较好的几何相似性,工程实际可以根据单孔爆破试验形成的漏斗对单孔爆破损伤区进行预测。     

基于图像的粗集料形态对沥青面层抗剪性能的影响

由轮廓形状、棱角性和表面纹理量化的矿质集料的形态(形状特征)对沥青混合料的性能具有极为明显的影响.为研究粗集料形态对沥青面层抗剪性能的影响,将粗集料形态视为首要因素,定义了基于图像的粗集料形状参数,采用编制的图像处理程序,获取了五组颗粒形状特征不同的粗集料其形状参数,运用单轴贯入试验分析了粗集料形态参数对SAC_16混合料抗剪强度的影响.结果表明,粗集料各种形态参数对混合料抗剪强度都有不同程度的影响,且扁平比对抗剪强度的影响最大,必须控制粗集料中扁平颗粒的含量.     

104国道宁句段安全保障综合整治浅析

针对G104国道江苏省宁句段具体路况,运用道路安全理论对安全保障工程试验路段进行道路交通安全评价,结合工程实际情况及其具体事故调查分析,提出相应的对策和技术方案,介绍了安保工程在交通安全设施方面的改进,可对同类公路的安全整治提供参考。     

孔隙水-力耦合作用下高速铁路轨道-路基结构动力响应分析

以某段高速铁路实际运营情况下轨道路基结构为工程背景,建立孔隙水-力耦合有限元模型,计算移动列车荷载作用下高速铁路路基动力响应,进而分析上部列车移动荷载作用下路基内孔隙水对轨道-路基结构动力响应的影响。研究结果表明,在孔隙水渗流和移动列车荷载的耦合作用下,基床表面以下应力分布较均匀,而基床表面以上的支撑层和钢轨承受较大应力;移动列车荷载在钢轨表面加载位置处存在应力扩散,钢轨表面中点位移变化及基床表面中点应力变化存在明显的锯齿状分布;路基内孔隙水头及列车行驶速度均会对路基动力响应产生影响,即路基动力响应主要受孔隙水头和列车行驶速度控制。     

红砂岩粗粒土动力试验及颗粒破碎模型研究EI北大核心CSCD

铁路路基建设需要经过泛红砂岩地区,红砂岩路基的稳定性对列车安全起到至关重要的作用。为研究列车荷载对红砂岩粗粒土动力特性以及颗粒破碎的影响,采用室内大型动静三轴试验系统,开展动力荷载下的红砂岩试样动力响应测试,分析了粒径大小、加载次数对轴向应变、动力软化以及颗粒破碎的影响。根据动力破碎三轴试验结果,构建了动力作用下的颗粒破碎模型,并对模型进行了验证。研究结果表明:在加载次数一定的条件下,颗粒粒径越大对应的轴向应变越大;颗粒粒径越小,越早完成颗粒破碎及土体结构调整。粗粒土软化曲线呈半对数关系,颗粒粒径越大,软化系数越小。动力荷载下,大粒径颗粒主要演化为下一级粒径颗粒和细小粒径颗粒,破碎形式为研磨,存在一个极限破碎级配。根据动力破碎试验建立了动力破碎的概率密度函数f,构建了动力条件下的颗粒破碎模型。该模型能够较好的模拟动力作用下的颗粒破碎过程。Marsal颗粒破碎率Br与颗粒破碎模型中的死亡率Ps-t呈线性关系。研究结果能为铁路路基工程相关设计提供一定的理论参考价值。