非饱和公路路基填料静—动力学特性试验研究

发布时间：2020-07-13 19:05

【摘要】：用于路基填料层或者路面基层的粗颗粒材料通常处于非饱和状态,含水率(饱和度)受环境影响不断变化。路面基层以及路基填料层作为道路的主要承载受力层,除了承受自重等静荷载之外,还经历长期交通荷载的作用,其在静、动荷载下的强度、刚度和稳定性将直接影响道路正常使用性能。为了研究围压、基质吸力、应力幅值、粘粒含量等因素对不同含水状态粗颗粒土静、动特性的影响,本文开展了一系列基于非饱和模块的大型三轴试验。主要研究内容如下:(1)针对公路路基粗颗粒土的剪切特性,进行了一系列静力试验,研究了基质吸力、粘粒含量等对其剪切强度及变形特性的影响。试验结果表明:基质吸力的增大会提升土体的抗剪强度。基质吸力从0kPa增加到90kPa,峰值强度增加39.5%;粘粒含量对饱和土的影响大于非饱和土。(2)基于一种能够控制基质吸力的大型动三轴设备,进行了一系列循环加载试验,系统研究了不同基质吸力粗粒土试样的长期变形和回弹特性,揭示了基质吸力、应力幅值等因素对粗粒土轴向累积应变和回弹模量的影响规律。研究结果表明轴向累积应变随着基质吸力的增大而减小,与饱和试样相比,非饱和试样在相同循环应力幅值下产生更小的变形。在半对数坐标中,累积应变与加载圈数在低应力幅值下呈现出较好的线性关系,而在高幅值下呈现出非线性关系。回弹模量随着基质吸力的增大而增大,并且基质吸力增量和回弹模量增量存在线性关系。(3)基于安定理论,获得了饱和及非饱和粗粒土的塑性安定和塑性蠕变阈值,并发现该阈值随着基质吸力的增大而增大。(4)研究了粘粒含量对非饱和粗粒土长期动力特性的影响,发现在非饱和状态下,回弹模量会随着粘粒含量的增加而增大;而在饱和状态下,回弹模量随着粘粒含量的增加而急剧减小。(5)针对塑性蠕变行为的非饱和粗颗粒土试样,提出了试样长期轴向累积应变随循环振次的预测模型,该模型形式简单,可准确描述不同应力状态下粗粒土填料在循环荷载下长期累积应变,并能反映应力状态对永久累积应变的影响。
【学位授予单位】：温州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U416.1
【图文】：

交通现状,道路规划

温州大学硕士学位论文第一章：绪论1.1 研究背景及意义交通运输业在所有服务性行业中占有重要地位。交通运输体系的构建与完善，是推动国家重大战略实施，支撑小康社会全面建成的客观要求。在“十二五”期间，各种运输方式得到了快速发展，综合交通运输体系也得到不断完善，较好地完成了规划目标任务，总体与经济社会发展要求相适应。至 2020 年，高速铁路营业里程将会超过 3 万公里；高速公路总里程将达到 15 万公里；民用运输机场将达到 260 个，城市轨道交通运营总里程将达到 6000 公里。为了顺利进入社会主义现代化建设新阶段，“十三五”时期成为了我国交通运输发展的重要机遇期。

病害,高速公路

温州大学硕士学位论文路安全并指出这是路面破坏的主要原因。又如，黄永强[2]对湖南境内的临长、潭耒、耒宜等高速公路的病害状况进行了详细的调查，发现这些普遍使用粗颗粒土填料的高速路面上存在较多纵向及交叉裂缝、涵洞处横向裂缝及“桥头跳车”等病害（如图 1-2 所示），并指出上述病害的“罪魁祸首”是路基路面产生的不均匀沉降；甘肃天定高速公路运营一年内出现较多坑槽和开裂现象[3]，经调查后发现主要原因竟然也是各种因素导致的路基路面沉降。

循环试验,三轴,试样

动三轴开展了一系列非饱和粗粒土排水静力剪切和灰岩作为研究材料，并采用人工击实的方式来进行要由三部分组成：第一部分介绍了 GDS 大型动三轴统；第二部分阐述试验材料的相关性质以及土水特的制备、安装以及水气平衡过程。介绍的是英国 GDS 公司研发生产的大型动三轴系统（该试验系统专门针对大直径岩土试样设计研发，可用如公路路基填料及铁路道砟碎石料等。大型三轴仪器小样：直径 d=150mm，高度 h=300mm；中样：直大样：直径 d=300mm，高度 h=600。还可以根据试（试样最大直径 d=300mm）。下面主从设备的硬件介绍。

【参考文献】