湿度波动下黏质土路基回弹模量演化规律

历经多次干湿循环的路基土,其力学性能劣化现象非常突出,路基的路用性能也随之衰减.基于室内试验研究含水率周期性变化对路基回弹模量的影响规律.遵循现场测试含水率变化态势,利用"透水石渗水—静置—烘箱脱水—透水石渗水—静置—烘箱脱水……"一系列湿度循环来模拟现场路基土的含水率波动过程,同时测试其回弹模量.结果表明:黏质路基土回弹模量受含水率变化的影响非常明显,回弹模量随湿度循环次数的增大而减小;在相同的应力状态下,黏质路基土的平衡含水率越高,其回弹模量值对含水率的周期性变化越敏感,且回弹模量值趋于不稳定状态.     

冻融循环下粗粒土路基动回弹模量衰变规律研究

为明确冻融循环对粗粒土路基力学特性的影响,借助动三轴试验系统,研究了不同含水率、不同应力加载路径和不同冻融循环次数下粗粒土动回弹模量的变化规律,并在此基础上提出粗粒土动回弹模量调整系数及衰变规律的拟合公式.试验结果表明:动回弹模量随着含水率的增加呈现减小的趋势,含水量4％对应的动回弹模量最大,不同含水率之间对应的动回弹模量差值在经过冻融循环作用后不会发生较大的变化;偏应力一定时,围压与动回弹模量呈正相关,围压一定时,偏应力与动回弹模量呈负相关;动回弹模量随着冻融循环次数N的增加整体呈衰减趋势,衰变过程可分为快速衰减(N=0～3)、缓慢衰减(N=3～5)及衰减停止(N=5～7)3个阶段.研究成果可为我国季节性冰冻区公路路基强度设计提供参考依据.     

粗粒硫酸盐渍土动态回弹模量试验及预估模型

针对中国西北地区路基土存在水盐迁移引起的次生盐渍化现象,为明确粗粒硫酸盐渍土路基受荷载、湿度及盐分影响下的动回弹特性,通过室内动三轴试验,研究了15种应力路径、3个含水率和4种含盐量状态下粗粒硫酸盐渍土动态回弹模量的演变规律.试验结果表明：相同湿度的粗粒硫酸盐渍土动态回弹模量随围压及体应力的增大而提高,而随偏应力的增大...     

考虑持水能力的黄泛区高液限黏土路用压实标准

黄河下游冲淤积在山东省形成了大量特殊的高液限黏土,由于沿线平原区路基填料极度匮乏,若弃之不用将造成极大损失.本文从施工期和运营期2个阶段对土体的强度和模量进行了试验探讨.黄泛区高液限黏土主要由高含量的磨圆粉粒及黏粒组成,高于最优含水率压实时,土体表现出空气体积率低、饱和度高的特点.基于滤纸试验,发现高进气值导致土体具有很强的持水性.基于不排水、不排气的三轴试验,获得了不同压实状态下土体归一化静强度和抗剪强度指标与饱和度、空气体积率的相关关系.该类土存在的最优饱和度为79%(相应空气体积率为8%).相较于土体的强度特征,黄泛区高液限黏土回弹模量受含水率的影响更敏感,含水率由20%增加至23%时,尽管路基依然保持稳定,但回弹模量的大幅衰减导致路基压缩应变增加近200%.结合我国和日本的路基压实控制标准,提出黄泛区高液限黏土的填筑含水率不应高于23%,空气体积率不高于8%(即压实度控制在90%及以上),以保证土体强度和模量的长期稳定性.     

重塑黄土动态回弹模量依赖性分析及预估模型

为明确重塑黄土动态回弹模量的应力依赖性,借助室内重复加载三轴试验,研究了在16种应力路径、3个压实度和4个含水量状态下黄土动回弹特性.试验结果表明:含水量越高时偏应力和围压影响较体应力显著,含水量越低时偏应力和体应力影响较围压显著.低偏应力条件下,含水量对低压实度黄土的回弹模量影响显著,反之高偏应力条件下含水量则对高压实度黄土回弹模量影响显著;回弹模量在含水量大于等于最佳含水量时,受偏应力和体应力影响显著,而在含水量小于最佳含水量时受偏应力和围压影响显著.鉴于此,提出以Ni模型为基础,在不同湿度阶段采用不同的应力控制参数的两阶段动态回弹模量预估模型,从而精准表达黄土路基性能参数.     

黏土路基回弹模量预测及贝叶斯模型选择研究

【目的】确定黏土路基回弹模量的最优估计模型,实现黏土路基回弹模量的准确预测。【方法】采用贝叶斯高斯过程回归方法,建立了路基土的围压、偏应力、含水率以及干重度与路基回弹模量之间的定量关系,实现了高斯过程回归参数的准确估计与最优影响因子组合的客观选择,在模型的复杂度与拟合程度之间达到了自动平衡。【结果】基于所提出的贝叶斯高斯过程回归方法可准确预测路基的回弹模量,所选最优模型的决定系数(R²)和平均绝对百分误差(R_MAPE)分别达到了0.99和1.51%,与全变量模型的预测性能几乎相同。在100次随机试验中,最优模型被选择的比率达到了88%。【结论】所提出的贝叶斯高斯过程回归方法不仅可以通过路基土相关物理力学参数准确预测路基的回弹模量,还可以有效剔除冗余输入变量,在保证模型拟合程度的情况下,降低了模型的复杂度,这对模型的应用与推广具有重要意义。     

滨海细砂路基土动态回弹模量试验研究

为了评判细砂路基长期性能和工程适用性,以海南省某公路沿线广泛分布的两种细砂为例,使用室内重复加载动三轴试验方法进行动态回弹模量试验。试验结果表明,在较为不利的物理状态下两种砂样的动态回弹模量值仍然高于30MPa,同时细砂动态回弹模量对含水率的敏感程度较低较黏土与粉土低,可见良好压实的细砂路基的长期性能将更稳定。三参数复合模型对试验测试结果拟合程度较好,相关系数大于0. 97。基于相关物性指标建立一套具有较高的准确度的模型参数回归方程,可在预估区域内其他细砂的动态回弹模量时起到一定的参考作用。     

重载铁路路基动回弹模量影响因素及预估模型

为准确预测重载铁路路基不同工作区域的动回弹模量,对动三轴加载序列进行重新设计,之后进行不同含水程度和不同压实程度状态下的动三轴序列加载试验。分析动回弹模量影响因素,并采用预估模型对动回弹模量进行回归分析。研究结果表明：动回弹模量随动应力幅值增大而减小,平均减小率为9.77%;动回弹模量随围压的增大而增大,平均增长率为16.16%。土体含水率与干密度的变化会导致动回弹模量发生变化,当动应力幅值较大时,动回弹模量变化趋近于线性变化。此外,综合考虑动应力和围压影响的Ni模型与试验结果具有良好的相关性,可以为重载铁路路基设计提供理论基础和经验参数。     

重载铁路路基动回弹模量影响因素及预估模型分析

为准确预测重载铁路路基不同工作区域的动回弹模量,对动三轴加载序列进行重新设计,之后进行不同含水程度和不同压实程度状态下的动三轴序列加载试验。分析动回弹模量影响因素,并采用预估模型对动回弹模量进行回归分析。研究结果表明:动回弹模量随动应力幅值增大而减小,平均减小率为9.77%;动回弹模量随围压的增大而增大,平均增长率为16.16%。土体含水率与干密度的变化会导致动回弹模量发生变化,当动应力幅值较大时,动回弹模量变化趋近于线性变化。此外,综合考虑动应力和围压影响的Ni模型与试验结果具有良好的相关性,可以为重载铁路路基设计提供理论基础和经验参数。     

路基弯沉检测标准

针对<公路路面基层施工技术规范>(JTJ 034-2000)中路基弯沉检测方法存在的不足,结合西安-户县高速公路试验路实体工程,对土样进行室内轻、重型击实标准回弹模量试验,现场检测土基回弹弯沉值、回弹模量和压实度等指标,对检测数据进行回归分析,得出土基回弹模量与稠度、压实度的关系,进而推出季节影响系数与稠度关系.结果表明:西安地区土基回弹模量设计取值宜在规范基础上提高20%～40%;结合回归得出的土基回弹模量与土基顶面弯沉的关系,可以得到路基顶面弯沉检测标准,从而为路基弯沉检测提供依据.     

基于两点路表弯沉反算土基回弹模量的研究

基于层状弹性理论,利用远离承载板中心的两点路表变形响应反算土基回弹模量。根据半刚性基层沥青路面常用路面结构组合形式,构建土基回弹模量与两点路表弯沉值之间一一对应的数据库,建立回归模型。由理论弯沉盆和实测弯沉盆的预测结果表明,建立的土基回弹模量回归预测模型具有良好的精度和可靠性,为进一步快速、有效地评定土基的承载能力提供了依据。     

湿度影响下的重载交通沥青路面动力响应

考虑地下水和雨水入渗的影响,运用ABAQUS软件建立重载交通沥青路面动力分析模型,分析地下水上升和降雨入渗引发路基湿度变化后的路基动态回弹模量分布规律,以及三轴双轮移动重载作用下沥青路面的动力响应.分析结果表明,地下水距路基顶面越近,对路基模量的分布影响也越显著,降雨入渗与动载共同作用处的路基模量折减更明显;地下水位距路基顶面高度从6 m减至2 m时,面层层底拉应变由70×10~(-6)增至173×10~(-6);降雨强度增大对外侧车道处的面层层底拉应变影响巨大,对中间车道的影响较小;降雨天数增加,两侧车道的面层层底拉应变反而减小,而中间车道的趋势相反,拉应变随着降雨天数增加而增大.     

土石混填路基动态回弹模量与压实度的关系

动态回弹模量作为一种路基强度指标,可以真实地反映路基动态特性。通过测试相同碾压条件下路基的动态回弹模量与压实度,并对其进行回归分析,建立了动态回弹模量与压实度的关系模型,研究了动态回弹模量与压实度之间的相互关系。最后应用所得模型对现场质量检测进行控制。结果表明：4d检验法与格拉布斯检验法处理后,所选材料动态回弹模量与压实度的关系模型可用对数回归模型表示。采用动态回弹模量检测技术,可以较好地实现路基压实度的无损检测。     

机场薄层沥青道面荷载应力和位移分析

采用三维等参有限元法,分析了简易机场薄层沥青道面各层间完全连续接触时土基回弹模量、基层回弹模量和厚度等因素对荷载应力和表面弯沉的影响。分析表明,半刚性基层底面拉应力随土基回弹模量、基层回弹模量和厚度近似呈线性变化;面层底面受压,应力值变化很小,基本不受影响;表面弯沉随基层厚度呈线性变化,随土基回弹模量和基层回弹模量呈曲线变化。     

不同土质回弹模量的试验探讨

路基弯沉值作为路基验收的一个重要技术指标,它主要决定于路基顶面在一定应力级位下抵抗变形的能力,即回弹模量。设计回弹模量值不仅决定路基弯沉值的大小,而且又是路面结构层厚度设计的重要参数。回弹模量取值的可靠与否关系到路基的整体强度和路面结构层的厚度。因此回弹模量的研究是一项非常重要的课题,我中心试验室对该课题做了大量的试验,最后总结出该地区粉性土、粘性土、石灰改善土的回弹模量值,供设计、施工参考。     

基于地下水变位的路基顶面当量回弹模量预估

在分析总结国内外关于非饱和土土壤水分特征曲线相关研究资料的基础上，结合所提出的3种土的回弹模量预估方程，探讨建立基于地下水位变化的路基顶面当量回弹模量预估模型，并根据上海市罗山路实测数据对其进行验证分析．分析表明，该模型可以较为准确地预估路基顶面当量回弹模量．     

基于动变形控制法的软岩路基填筑材料回弹模量控制

根据路基路面变形协调原理,结合国内公路相关规范对路面弯沉的控制标准,获得软岩路基顶面动变形允许值;利用传递-反射矩阵方法和叠加原理推导了双轮胎振动荷载作用下弹性层状公路结构的动力响应解;采用Hankel数值逆变换技术计算出实例工程中典型软岩公路路基顶面的动变形,基于动变形控制法确定了不同软岩填筑区域对应填料的回弹模量临界值;根据现有公路规范规定的路基结构层厚度,提出满足动变形条件下的软岩填筑区域所需回弹模量控制要求,并以回弹模量为依据对软岩填料进行了分类.研究成果可为软岩填料分区优化填筑提供指导.     

路基土湿度对路面结构的影响及处理措施研究

运营期间,路基土体的含水量常常大于施工时的控制含水量,因此处于潮湿或过湿状态,从而导致路基变软而引起路面结构破坏.利用弹性层状理论对漯河市农村公路常用路面结构进行了计算,结果表明,路基土体如湿度过大将会显著增大路面弯沉值和底基层内的拉应力,铺设灰土垫层则有助于减小这些指标,改善路基稳定性.分析了灰土垫层模量和垫层厚度的...     

路面结构新型排水系统性能及影响参数分析

路面结构中存在水分将会影响道路基层与路基土体的性能，造成土体弹性模量降低、承载能力减弱。随着时间的推移和路面车辆荷载的作用，路面结构将出现不同程度的破坏，例如开裂、车辙、坑洼、不均匀沉降等，因此需排除路面结构中存在的水分。传统的路面排水措施主要有：（1）路面侧边沟排水；（2）碎石排水基层排水；（3）采用土工织物进行排水。然而传统的排水措施仅限于在土体饱和条件下排除水分，在实际环境中道路基层与路基常常处于非饱和状态下，从而提出要在非饱和条件下排水的新技术。基于非饱和渗流理论，提出采用复合土工合成排水材料的新型路面排水系统，该系统由三部分组成，从上而下依次为水力传导层、毛细防渗层和隔离层。开展了新型路面排水系统模型试验、数值模拟以及参数分析，来研究降雨入渗条件下新型路面排水系统性能及影响参数。室内模型试验采用自制模型箱，通过控制自来水管水流速来模拟降雨，配合埋藏在土层中张力计和含水量监测仪，实时监测基层与路基中基质吸力和含水率；数值模拟建立与室内模型相同大小的数值模型，在相同降雨边界条件下监测基层与路基中基质吸力和含水率的变化规律；参数分析采用控制变量的方法，分别分析了Van Genuchte参数“a”、土工织物饱和渗透系数k_s、土工织物厚度k_t对水力传导层排水能力的影响。研究结果表明：新型路面排水系统可将入渗水快速有效排除，基层材料在试验过程始终处于非饱和状态，并在降雨停止后第10min基层的基质吸力开始回升；新型路面排水系统能够防止水下渗至路基， 降雨过程中路基土的吸力始终保持在初始吸力值；采用新型路面排水系统时，基层体积含水率在降雨过程中不断上升但未达到饱和体积含水率，路基体积含水率则保持不变；土工织物参数“a”值与饱和渗透系数对毛细屏障作用的影响较显著，随着“a”值和饱和渗透系数的增大，土工织物与土体接触面形成的毛细屏障越弱、排水越快，但当“a”值过大则无法发挥阻挡水流渗入路基的作用，结合数值结果以及其他文献研究建议“a”值取10kPa左右，饱和渗透系数取0.01~0.1m/s范围；而土工织物厚度改变对毛细屏障作用并不显著，结合实际制造工艺建议土工织物厚度取10~15mm为宜。