級配碎石材料力學(xué)特性和設(shè)計方法研究.pdf

1、級配碎石柔性基層具有良好的應(yīng)力分散能力,能夠有效地減緩瀝青路面裂縫的產(chǎn)生,還有很好的經(jīng)濟(jì)性,作為底基層材料在我國應(yīng)用較廣泛,但作為高等級公路基層應(yīng)用較少,阻礙其推廣應(yīng)用的主要問題為:現(xiàn)行規(guī)范采用的級配碎石材料設(shè)計的試驗方法已落后于生產(chǎn)實際;力學(xué)特性室內(nèi)試驗研究方法,難以從細(xì)觀機(jī)制上揭示級配碎石材料非線性的力學(xué)性狀與破壞機(jī)理;級配范圍過于寬泛不利于質(zhì)量控制,無具體的級配碎石材料組成設(shè)計方法;設(shè)計模量是依據(jù)靜態(tài)模量試驗方法測定,與路面實際受

2、力狀態(tài)不一致,缺乏客觀性;材料設(shè)計指標(biāo)不完善且標(biāo)準(zhǔn)偏低,以致無法真實反映級配碎石材料力學(xué)特性本質(zhì),難以有效地指導(dǎo)材料組成設(shè)計和施工。鑒于此,本文展開級配碎石材料力學(xué)特性與設(shè)計方法研究,具有重要的現(xiàn)實意義。
　　首先,通過對垂直振動儀(VVTM)振動參數(shù)和振動時間進(jìn)行優(yōu)化,提出了能最大程度模擬現(xiàn)場實際碾壓工況的級配碎石振動試驗方法(VTM),并通過現(xiàn)場實際碾壓效果對其可靠性進(jìn)行了驗證;基于VTM進(jìn)行了級配碎石材料組成設(shè)計和力學(xué)特性研

3、究,探討了級配碎石組成結(jié)構(gòu)與力學(xué)特性的本質(zhì)規(guī)律,歸納了各強(qiáng)度指標(biāo)間的關(guān)系。
　　其次,以模擬力學(xué)特性試驗過程為基礎(chǔ),通過反復(fù)調(diào)試微參數(shù),提出了級配碎石力學(xué)特性顆粒流模擬試驗方法(PSTM),解決了連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論必須面臨本構(gòu)方程的困難,彌補(bǔ)了室內(nèi)試驗的不足,并基于PSTM進(jìn)行力學(xué)特性細(xì)觀機(jī)制和材料組成設(shè)計的模擬研究,進(jìn)而對VTM設(shè)計級配進(jìn)行了驗證,最終提出了強(qiáng)嵌擠骨架密實級配。
　　基于VTM和PSTM,通過級配碎石動態(tài)模量

4、試驗研究,建立了級配碎石回彈模量預(yù)測模型,并結(jié)合級配碎石結(jié)構(gòu)層的實際應(yīng)力水平,提出了級配碎石設(shè)計模量推薦值;以累積變形試驗為基礎(chǔ),開展了永久變形累積規(guī)律和永久變形破壞標(biāo)準(zhǔn)研究,確定了臨界破壞應(yīng)力水平,結(jié)合永久變形累積破壞模擬試驗研究,建立了永久變形累積破壞預(yù)測模型,進(jìn)而提出了不同路面結(jié)構(gòu)類型、交通等級的級配碎石抗剪強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù) KJ推薦值,為剪應(yīng)力指標(biāo)的建立和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了依據(jù)。
　　以控制剪切破壞為原則,以級配碎石基層力學(xué)