[发明专利]一种基于离散元方法获取无粘性路基土振动压实值的方法

权利要求书

1.一种基于离散元方法获取无粘性路基土振动压实值的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（1）实地调研及试样采集分析：在需要对无粘性路基土进行振动压实的现场进行实地调研，取样检测此处无粘性路基土的路基土级配曲线、孔隙率、含水率、最大干密度、变形模量、内摩擦角参数；

（2）无粘性路基土离散元模型构建：参考步骤（1）所得的路基土级配曲线、孔隙率、含水率、最大干密度、变形模量、内摩擦角参数，确定PFC2D软件中路基土离散元模型的颗粒级配情况，并通过数值实验以试错法标定颗粒间的微观接触参数；

（3）压轮离散元模型构建：在PFC2D软件中建立与实际压轮等半径的压轮模型，并根据实际振动压实工况中压轮对路基土静压力的大小、振动中激振力大小和频率、压轮转速，对所构建的压轮模型赋予相应参数；

（4）压轮竖向位移-时间曲线获取：上述步骤（2）（3）中已在PFC2D软件中建立无粘性路基土离散元模型和压轮离散元模型，运行此模型，测量压轮竖向位移-时间曲线；

（5）压轮竖向加速度-时间曲线计算：在matlab软件中对步骤（4）中获取的压轮竖向位移-时间曲线，进行二次求导，得出压轮竖向加速度-时间曲线；

（6）CMV值计算：在matlab软件中对步骤（5）中获取的压轮竖向加速度-时间曲线进行离散傅里叶变换，得出压轮竖向加速度的频域图，在频域图中可见基频与高次谐频，从而可由其幅值间的比值关系得出CMV值。

2.根据权利要求1所述的一种基于离散元方法获取无粘性路基土振动压实值的方法，其特征在于，步骤（2）中所述路基土离散元模型中选用球体作为模拟路基土的颗粒类型，其级配按照实测路基土级配曲线给定。

3.根据权利要求1所述的一种基于离散元方法获取无粘性路基土振动压实值的方法，其特征在于，步骤（3）中所述在PFC2D软件中建立与实际压轮等半径的压轮模型的过程中，压轮以单独的一个球体模拟，其半径与实际工程中所用压轮半径一致，设置其密度使模型压轮自重等于压路机压轮静压力，在模拟压轮所用球体的中心施加外力,其峰值与频率均与实际激振力相一致，设置球体的转速使其符合实际压轮转速。

4.根据权利要求1所述的一种基于离散元方法获取无粘性路基土振动压实值的方法，其特征在于，步骤（4）中所述测量压轮竖向位移-时间曲线的过程中，压轮竖向位移-时间曲线的测点在模型中压轮对应的球体的中心处。

5.根据权利要求1所述的一种基于离散元方法获取无粘性路基土振动压实值的方法，其特征在于，步骤（5）中所述对步骤（4）中获取的压轮竖向位移-时间曲线，进行二次求导的过程中，对步骤（4）中所获取的压轮竖向位移-时间曲线，略去其初始及结尾的不稳定段，仅选取其稳定段进行，先对压轮竖向位移-时间曲线进行fourier拟合，拟合曲线与原曲线之间的R-square值超过97%，并对拟合后所得的连续曲线进行二次求导，得到压轮竖向加速度-时间曲线。

6.根据权利要求1所述的一种基于离散元方法获取无粘性路基土振动压实值的方法，其特征在于，步骤（6）中所述在matlab软件中对步骤（5）中获取的压轮竖向加速度-时间曲线进行离散傅里叶变换时，其相邻取样点之间的时间间隔应当等于PFC2D软件中离散元模型运行时的时步的长度。