[发明专利]快速确定土水特征曲线和动态回弹模量模型参数的方法

说明书

本发明公开了一种快速确定土水特征曲线和动态回弹模量模型参数的方法，首先进行路基土的基本物理性能指标试验，其次，用压力板仪测基质吸力，建立土水特征曲线，随后，动三轴进行路基土回弹模量试验，得到回弹模量值，拟合求解得到路基土回弹模量预估模型参数，最后建立模型参数与路基土物理性质指标之间的关系方程。本发明大大减少了试验量，降低了试验成本，解决了现有回弹模量和土水特征曲线预估模型确定模型参数时间长、耗资大等问题。

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，特别是涉及一种快速确定土水特征曲线和动态回弹模量模型参数的方法。

背景技术

动态回弹模量反映了路基土在行车荷载作用下的应力-应变非线性特性，是行车荷载作用下路基压实土抵抗变形能力的主要力学指标，路基土动态回弹模量直接影响路面结构层疲劳开裂的预测及设计厚度的确定，目前已成为国内外现行路面设计方法采用的关键参数。

目前，路基土动态回弹模量确定一般有三种方法：现场试验反算、室内重复加载动三轴试验、回弹模量预估模型。对于第一种方法，需要进行大量的现场试验，并建立室内试验和现场测试的修正相关关系，存在工作量大、成本高等问题；对于第二种方法，需要购买动三轴仪器设备，并需专业人员操作，存在试验价格昂贵，操作复杂，对实验人员的技术水平要求高，试样达到平衡状态所需时间长等问题；而对于第三种方法，通过预估模型来预估不同应力和湿度状态下的路基土回弹模量，具有时间短、成本低、预估准确性高等优点，被广泛接受。

路基土动态回弹模量受应力水平、湿度状态、压实度、土组类型和土体结构等因素影响，最初主要以围压、动偏应力为变量建立预估模型。随着湿度对路基土动态回弹模量影响的重视，近年来一些学者发现采用基质吸力更能表征路基土湿度状态，并分别以基质吸力为独立应力变量和围压的应力分量建立了不同的路基土动态回弹模量预估模型。这些模型对用于本身试验或与之性质相似的土样能提供可靠的预测结果，但用于其他土样时，需要大量的试验确定可靠的模型参数。此外，动态回弹模量模型参数的确定需要进行动三轴试验，该试验需要专业设备，耗时费力。同时，因为基质吸力的纳入，则需要通过压力板仪等试验建立土水特征曲线模型，得到不同含水率下的基质吸力，而对于每条土水特征曲线通常需要1～2个月的试验时间，非常耗时。

因此对于工程设计与实践者，建立常规试验可得的路基土物理性能指标与土水特征曲线和回弹模量模型参数之间的关系，从而构建路基土物理性能指标与模型参数之间的实用模型，用于快速预测不同含水率下不同路基土动态回弹模量，显得尤为必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速确定土水特征曲线和动态回弹模量模型参数的方法，解决了现有技术中存在的土水特征曲线和回弹模量预估模型确定模型参数时间长、耗资大的问题。

本发明所采用的技术方案是，快速确定土水特征曲线和动态回弹模量模型参数的方法，具体按照以下步骤进行：

步骤a、进行多种路基土的基本物理性能指标试验；

步骤b、用压力板仪测定相应路基土的基质吸力并采用Fredlund and Xing模型建立土水特征曲线，进而得到土水特征曲线模型参数；

步骤c、用动三轴仪进行动态回弹模量试验，得到相应路基土动态回弹模量的值；

步骤d、选取已有的综合考虑基质吸力ψ、最小体应力θ_m和八面体剪应力τ_oct的回弹模量预估模型，采用步骤c得到的路基土动态回弹模量，拟合求解得到相应路基土回弹模量预估模型的模型参数k₀、k₁、k₂、k₃；k₀为修正系数；k₁反映基质吸力的影响程度；k₂反映最小体应力的影响程度；k₃反映八面体剪应力的影响程度；