[发明专利]一种路基土临界破坏应力快速预测方法在审

专利信息
申请号: 202011294832.0 申请日: 2020-11-18
公开(公告)号: CN112461657A 公开(公告)日: 2021-03-09
发明(设计)人: 张军辉;黄超;张安顺 申请(专利权)人: 长沙理工大学
主分类号: G01N3/08 分类号: G01N3/08
代理公司: 西安知诚思迈知识产权代理事务所(普通合伙) 61237 代理人: 闵媛媛
地址: 410114 湖南省*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 路基 临界 破坏 应力 快速 预测 方法
【说明书】:

发明公开了一种路基土临界破坏应力快速预测方法。首先,对路基土试件进行静三轴试验得到相应工况下的破坏应力,在静三轴试验结果的基础上通过应力水平的选取确定动三轴试验中重复加载时的偏应力,进而获得路基土试件在相应工况下的临界破坏应力。此外,建立综合考虑围压、含水率、相对干密度比、塑性指数权的路基土临界破坏应力预估模型,并根据动三轴试验数据拟合得到预估模型参数,从而通过建立的预估模型预估不同路基土在相应工况下的临界破坏应力值。本发明同时考虑了围压、含水率、相对干密度比、塑性指数权、路基土基本物性参数对路基土临界破坏应力的影响,提高了预估精度与效率,解决了现有预估方法考虑不够全面且预测过程复杂的问题。

技术领域

本发明属于道路工程技术领域,涉及一种路基土临界破坏应力快速预测方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展,道路扮演着越来越重要的角色。截止2020年,我国已有15万公里高速公路通车运营,且根据《国家公路网规划(2013-2030年)》的规划目标,到2030年底还将有4万公里高速公路和10万公里普通国道亟待建设。随着交通运输行业的迅速发展,车辆重载和超载的问题越来越突出,进而导致路基在过重荷载情况下易产生过大的永久变形,从而使得路面出现各种病害,如车辙、开裂等。同时,日益改善的生活水平,让人们对道路运营期的安全、舒适和经济等方面提出了更高的要求。所以,道路在使用过程中,必须保持良好的路用性能。

与此同时,作为路面结构层的基础,路基需要有足够的强度和稳定性,才可以在复杂多变的交通和大自然条件下,减小路面出现病害的可能性。截止目前,已有相关研究人员提出,路基土的稳定状态与不稳定状态之间存在着一个临界破坏应力,且当路基土所受应力超出该临界破坏应力时,路基土会出现过大的永久变形,从而引起路面结构的破坏。因此,从设计和运营维护的目的出发,为了避免车辙等道路破坏的情况发生,应尽量使道路所受应力在临界破坏应力范围内,才能达到安全、经济的目的。

目前而言,众多研究人员关于确定不同状态下路基土的临界破坏应力普遍采用的都是耗时耗力的重复加载室内试验。因此,寻找一个合适准确的临界破坏应力预估方法来更快速、精确的预估路基土临界破坏应力是十分必要的。目前,已有部分常用路基土临界破坏应力预估方法,例举如式(1)~(5):

式中:σcri为临界破坏应力,σ3为围压,α、β为拟合常数。

σcri=-0.062σ32+6.83σ3-136.05 (2)

式中:参数意义同上。

σcri=23.228σ3exp(-0.0164σ3-3.071Fc) (3)

式中:Fc为细粒含量指标,其它参数意义同上。

式中:ω为实际含水率,ωo为最佳含水率,其它参数意义同上。

式中:a、b、c为拟合常数,其它参数意义同上。

经分析,式(1)~(2)仅考虑了应力状态对路基土临界破坏应力的影响,而忽略了状态变量的影响。式(3)虽然引入了细粒含量指标表征状态变量对路基土临界破坏应力的影响,但其忽略了路基土湿度变化的影响。式(4)~(5)虽然引入了含水率比值对路基土湿度变化进行表征,但其对状态变量影响考虑不够全面,且模型结构普适性不高。

发明内容

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