[發明專利]一種路基土動態回彈模量預估方法

有效

• 申請號: 201610840544.8
• 申請日: 2016-09-22
• 公開（公告）號: CN106323779B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 張軍輝;陳英;鄭健龍;戴良良
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G01N3/40
• 分類號: G01N3/40;G06F17/15
• 代理公司: 西安知誠思邁知識產權代理事務所(普通合伙) 61237
• 代理人: 麥春明

本發明公開了一種路基土動態回彈模量預估方法，用壓力板儀測定路基土的基質吸力，并采用Van Genuchten模型建立土水特征曲線；用動三軸儀進行路基土回彈模量試驗，并得到回彈模量值；建立基質吸力?回彈模量關系方程；耦合基質吸力?回彈模量關系方程和NCHRP1?28A三參數模型，建立綜合考慮路基土濕度和應力狀態的回彈模量預估模型；建立模型參數與路基土物理性質指標之間的關系方程。解決了現有回彈模量預估模型無法同時考慮路基土應力狀態、基質吸力和路基土物理性質的問題。

技術領域

本發明屬于道路工程技術領域，涉及一種路基土動態回彈模量預估方法。

背景技術

動態回彈模量作為路面設計中路基土剛度參數，反應了路基土在車輪荷載作用下的應力-應變非線性特性。我國現行《公路路基設計規范》(JTG D30-2015)將動態回彈模量作為路面設計的路基剛度參數，并給出了一些回彈模量的確定方法，例如列出了不同土質下回彈模量參考值及由CBR通過經驗公式換算回彈模量值等。但其模量取值未考慮路基土應力、基質吸力和路基土物理性質指標。導致取值與實際相差較大。

發明內容

本發明的目的是提供一種路基土動態回彈模量預估方法，解決了現有回彈模量預估模型無法同時考慮路基土應力狀態、基質吸力和路基土物理性質的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種路基土動態回彈模量預估方法，具體按照以下步驟進行：

步驟a：用壓力板儀測定路基土的基質吸力并采用Van Genuchten模型建立土水特征曲線；

步驟b：用動三軸儀進行回彈模量試驗；

步驟c：分析土水特征曲線和回彈模量試驗結果，建立基質吸力-回彈模量關系方程，如式(1)所示，

M_R＝A×ln(ψ_m) (1)

其中：M_R為動態回彈模量，ψ_m為基質吸力，A為模型參數；

步驟d：耦合基質吸力-回彈模量關系方程和NCHRP 1-28A三參數模型，建立綜合考慮路基土濕度和應力狀態的回彈模量預估模型，如式(2)所示：

其中：θ為體應力，τ_oct為八面體剪應力，P_a＝100kPa，k₁、k₂和k₃為模型參數；

步驟e：根據試驗數據擬合得到模型參數k₁、k₂、k₃，進而建立模型參數與路基土物理性質指標之間的關系方程。

進一步的，所述步驟a中，分90％、93％、96％三個壓實度進行，土水特征曲線的方程如公式(3)，

其中：θ_s指飽和體積含水率，θ_w指體積含水率，θ_r指殘余體積含水率，是基質吸力，m₁、m₂和m₃為模型參數。

進一步的，所述步驟b中，路基土試件尺寸為100mm×200mm，采用萬能液壓試驗機靜壓壓實成型；分別按90％、93％、96％的目標壓實度和90％OMC、OMC、110％OMC、120％OMC、130％OMC的含水率制備試件，OMC為濕法擊實試驗得到的最佳含水率；荷載形式為半正弦波，頻率1Hz，加載時間0.2s，間歇時間0.8s，每一級應力水平完成之后，最后5次加載次數的循環計算回彈模量值。

進一步的，所述步驟d中，NCHRP 1-28A三參數模型如式(4)：