[发明专利]一种土石混填路基土的CBR数值试验方法

说明书

【技术领域】

本发明属于计算机测试领域，具体涉及一种土石混填路基土的CBR数值试验方法，旨在用一种离散元软件PFC^2D模拟室内土石混合料的CBR值测试。

【背景技术】

我国东部及中西部地区多山地丘陵，在这些地区修筑公路经常会遇到土石挖方，本着因地制宜、就地取材的原则，土石混填路基土需要在路基修筑过程中被大量填实利用。由于土石混填路基土的颗粒组成变化很大、材料本身内部极其不均匀且难以控制，其物理力学性质有待于工程技术人员展开深入研究。在进行土石混合料的一系列室内试验中会涉及成型试件对其进行CBR值测试。

CBR又称加州承载比，是由美国加利福利亚公路局提出了的用于评定路基土和路面材料强度的指标，近年来，我国在设计参数采用回弹模量作为指标的基础上，将CBR引入规范，作为路基填料选择的依据，因此材料CBR值的确定对于路基路面施工意义重大，目前针对土石混填路基土室内成型试件测CBR值试验条件复杂，需若干试件在不同压实度下饱水4天4夜，耗时长，且人为加料不均匀导致测试得到的CBR值偏差大。

【发明内容】

针对现有技术中，土石混填路基土室内成型试件测CBR值试验条件复杂，需若干试件在不同压实度下饱水4天4夜耗时长，且人为加料不均匀导致测试得到的CBR值偏差大等不足，本发明的目的在于提供一种土石混填路基土的CBR数值试验方法，该方法是一种高效准确的计算机数值模拟方法，对土石混合料成型试件进行加载测试CBR值的过程进行模拟，以深入研究土石混填路基土的力学性能。

为了达到上述目的，本发明拟采用如下技术方案予以实现，具体过程如下:

一种土石混填路基土的CBR数值试验方法，通过离散元软件PFC^2D进行模拟，包括如下步骤：

步骤1，在PFC^2D中按尺寸构建试模，对颗粒按粒径大小进行分组，预设土石的初始空隙率，确定各档土石所占的面积比，对级配参数进行调用；

步骤2，在PFC^2D中通过语句domain定义产生颗粒的区域，通过语句wall定义颗粒所在的边界条件，设定遍历条件；

步骤3，对所生成的每档颗粒数据进行遍历，对每档颗粒进行编号，限定每档颗粒的半径上、下限及半径平均值，设置颗粒平均密度和阻尼系数，对颗粒尺寸进行缩小，对每一档粒料都执行一次，保证每档粒径的数目控制在要求的范围内；

步骤4，确定本构关系及接触关系模型，并对颗粒尺寸进行放大，使颗粒与边界条件相适应，删除边界条件以外的颗粒；

步骤5，计算颗粒所占的总面积及空隙所占的总面积，得出试样的实际空隙率；

步骤6，设定重力参数、自动计算时步及循环次数，每隔一定步数对球体速度进行一次清零，释放内应力，得到所需的加载试样；

步骤7，设定压头，加荷板和侧限条件，确定加载速率，通过语句history监测轴向应力和竖向位移，循环一定次数，得到单位压力-贯入量曲线，读取相应贯入量的压力值，进行计算，得到试件的CBR值。

所述步骤1中，各档土石的粒径不小于1mm；对颗粒按粒径进行分组的依据如下：先取样进行筛分，得到实际的级配数据，颗粒按粒径进行分组时按照实际的级配数据进行分组。

所述步骤2中，遍历条件为：指定产生颗粒球的范围，对domain以外的颗粒进行删除。

所述步骤4中，选择线性接触刚度模型，定义球与球之间，球与墙之间的接触关系，设定法向接触刚度、切向接触刚度、阻尼系数和摩擦系数，对颗粒尺寸进行放大，设定自动时步，每循环一定次数对速度进行清零。

所述步骤4中，对于土石混合料中的细粒土，如果其主要为粘性土，还需要在本构关系模型中，加入黏性接触予以考虑，需考虑土石混合料的颗粒间的咬合力C和颗粒的内摩擦角φ，并对每档料颗粒之间的黏结情况进行设定，对不必要的黏结情况进行删除，不断修正，得到要求的试验结果。

所述步骤5中，将wall墙以外的颗粒进行清除，只保留墙内所需的颗粒，通过loop foreach语句对每档集料进行遍历，从而得到试件内部的实际空隙率。

所述的步骤6中，施加重力时，通过solve aratio 5e-4calm 500语句消除程序运行过程中产生的内部应力，维持试样内部的稳定，每隔一定步数对球体速度进行一次清零，得到所需的加载试样。

所述步骤7中，设定压头时，给压头施加恒定的贯入速度，来模拟实验室对试件加载贯入的过程。

本发明的有益效果：