[发明专利]基于灰色系统的建筑废弃物路基永久变形正交预估方法

说明书

本发明公开了一种基于灰色系统的建筑废弃物路基永久变形正交预估方法，具体为：确定路基永久变形的影响因素及研究水平；设计四因素三水平的正交试验；以建筑废弃物路基填料制作试件，开展动三轴试验，得到模拟不同工况的试件的永久变形值；利用灰色理论计算各试件的永久变形值与各影响因素间的关联度，按照关联度数值大小对各因素影响程度进行排序；根据影响因素的灰色关联度计算结果，构建路基永久变形预估模型，拟合获取模型参数，从而预估同种建筑废弃物路基在其它工况下的永久变形值。本发明有效缩减试验量，效率高，降低试验误差出现的可能性，同时能够准确预估建筑废弃物路基永久变形。

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，涉及一种基于灰色系统的建筑废弃物路基永久变形正交预估方法。

背景技术

随着我国城镇化发展速度的不断加快，基础设施建设和新老城区的改造等活动导致建筑废弃物急剧产生。据统计，我国每年产生的建筑废弃物总量为2.4亿～3.6亿吨，约占城市垃圾总量的30％至40％，但再生利用率仅为5％。大量建筑废弃物露天堆放或填埋，破坏生态环境且危害人民健康。我国公路路基平均高度3.4m，双向四车道高速公路每公里需消耗土方约45000m³，《国家公路网规划(2013-2030年)》中待建路基在填筑时将需要大量填料。将建筑废弃物经过破碎、筛分、除去杂质后形成填料用于路基填筑，既能有效消耗城市建设中大量建筑废弃物，又能解决道路建设中开山采石导致环境污染、路基填方消耗大量土方等问题，从而节约建设成本，降低能源消耗，实现节能减排。

交通量的迅猛增加对路基的服役性能提出了更高的要求，过大的永久变形极有可能导致路面出现开裂等病害。显然，预估建筑废弃物这种新型填料填筑的路基永久变形量对道路设计具有重要指导意义。目前较多学者对土与碎石等天然粒料类填料做出了相关研究，但仅停留于采用室内动三轴试验测定其永久变形，所需试验量大，耗时较多且易产生较大的预测误差。此外，建筑废弃物填料与天然填料存在较大区别：天然填料比较容易得到，建筑废弃物填料需要经过破碎、筛分、除去杂质等工序，耗时费力；建筑废弃物填料最大粒径超过19mm，按动三轴试验要求需制作直径150mm、高度300mm的试件，对试验设备要求较高；现有室内动三轴试验测定永久变形的试验次数多，工作量较大，需要大量建筑废弃物填料，从而导致建筑废弃物填料永久变形测定存在周期长，难度大，成本高，测定结果准确性差的问题。

现有永久变形预估模型大多形式复杂，预估结果与室内动三轴试验测定值差别较大，预估结果准确性差，可靠性欠佳；现有典型的路基永久变形预估模型包括式(1)～式(6)：

ε_p1＝AN^b (1)

式中，ε_p1为表示考虑加载次数的路基永久变形值，A、b为模型参数，N为加载次数。

式中，ε_p2为表示考虑加载次数和体应力的路基永久变形值，α₁、α₂、α₃为模型参数，σ_oct为体应力，σ₁为主应力，σ₃为围压，σ_atm为参考应力，一般为大气压强(100kPa)，其他意义同上。

式中，ε_p3为表示考虑加载次数、体应力和八面体剪应力的路基永久变形值，α₁、α₂、α₃、α₄为模型参数，τ_oct为八面体剪应力，其他意义同上。