[发明专利]一种路基碎石土动态回弹模量预估方法

说明书

本发明公开了一种路基碎石土动态回弹模量预估方法，分别配置不同含石量下的路基碎石土，对其开展击实试验，确定不同含石量下的路基碎石土的最佳含水率和最大干密度；并采用配置的不同含石量下的路基碎石土制备不同压实度下的三轴路基碎石土试样，对其开展动三轴试验，得到路基碎石土试样在不同工况下的动态回弹模量值；对比分析路基碎石土试样在不同工况下的动态回弹模量值，建立路基碎石土动态回弹模量预估模型；并对路基碎石土动态回弹模量预估模型进行拟合，得到模型参数，最后采用模型参数已知的路基碎石土动态回弹模量预估模型预估不同工况下的路基碎石土的动态回弹模量。解决了无法准确预估路基碎石土的动态回弹模量的问题。

技术领域

本发明属于公路建设技术领域，涉及一种路基碎石土动态回弹模量预估方法。

背景技术

我国幅员辽阔，山脉分布广泛，在我国西部和南部地区拥有大量的山区公路建设项目。同时，山区公路的路堤高度普遍较高，双向四车道的高速公路平均每公里耗土方量达到45000m³。在广泛的山区公路工程建设中，往往缺乏合适的路基填料，而岩石和碎石在自然界环境中分布广泛。因此，在我国的西部和南部山区的工程项目中，设计人员和工程师经常会选择碎石材料添加到路基土中形成路基碎石土以增强路基填料的整体稳定性和强度，这种方法的优势在于就地取材，避免现有自然资源形成浪费，同时也在一定程度上节约了工程造价。而从以往的研究结果和现场施工经验来看，路基碎石土中细粒料(土)和粗粒料(石料)在物理性质和力学性能方面都有较大的差异。而动回弹模量这一重要参数，能够很好的表征路基填料的刚度，相应的为路面结构设计提供依据。如何精准的测量经碎石改良后的路基土的回弹模量值并为设计和施工提供相应依据，已在工程界备受关注。

作为表征填料刚度的重要参数，动态回弹模量反映了行车荷载作用下路基填料的非线性应力-应变特性，也是沥青路面结构设计时所必须考虑的指标。因道路设计时路基尚未建成，使得难以获得准确的路基填料动态回弹模量值。为此，现行《公路路基设计规范》(JTG D30-2015)给出了三种动态回弹模量的确定方法：第一种是查表法，但给出的各路基填料建议回弹模量值变化范围较大，无法通过表格精准确定所用填料的回弹模量值；第二种方法是根据加州承载比(CBR)与回弹模量经验公式计算得到填料回弹模量值，该方法对不同种类路基填料的适用性较差；第三种方法是通过动三轴试验，进而采用NCHRP 1-28A三参数模型进行路基填料回弹模量预估，虽然NCHRP 1-28A三参数模型具有模型参数少、适用范围广等特点，但该模型的参数仅含有应力状态变量，其实质是描述应力状态对路基填料的影响。而对于经碎石改良后的路基土而言，其物理组成已经由单一的土颗粒转变为土颗粒和碎石颗粒共同构成，土颗粒和碎石的力学性质差异较大，因而路基碎石土的物理组成会对其力学性能产生显著的影响。同时，大量研究表明，路基材料的力学性能与其物理状态(即压实度)有着显著的依赖性，因此，NCHRP1-28A模型并不适用于路基碎石土这种特殊的岩土材料进行回弹模量预估，即采用现有的方法无法准确预估路基碎石土的动态回弹模量。鉴于此，有必要建立一个适用于路基碎石土的回弹模量预估模型，对路基碎石土的回弹模量进行更为精确的预估。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种路基碎石土动态回弹模量预估方法，以解决目前无法准确预估路基碎石土的动态回弹模量值的问题。

本发明实施例所采用的技术方案是，一种路基碎石土动态回弹模量预估方法，按照以下步骤进行：

步骤S1、分别配置不同含石量下的路基碎石土，并对配置的不同含石量下的路基碎石土开展击实试验，确定不同含石量下的路基碎石土的最佳含水率和最大干密度；

步骤S2、采用配置的不同含石量下的路基碎石土分别制备不同压实度下的三轴路基碎石土试样，并对制备的三轴路基碎石土试样开展动三轴试验，得到路基碎石土试样在不同工况即不同含石量、不同压实度和不同应力状态下的动态回弹模量值；

步骤S3、对比分析路基碎石土试样在不同工况下的动态回弹模量值，建立综合考虑物理组成、物理状态和应力状态的路基碎石土动态回弹模量预估模型，如下式所示：