[发明专利]一种利用剪切波评价土工格栅加筋沥青面层刚度的方法

说明书

本发明公开了一种利用剪切波评价土工格栅加筋沥青面层刚度的方法，包括：基于剪切波传感器和剪切波测量系统获得剪切波形；对所述剪切波形进行处理，获得剪切波速、剪切模量、剪切模量比和剪切模量曲线；基于所述剪切模量和所述剪切模量比评价土工格栅加筋沥青路面刚度；基于剪切波特征估计所述剪切模量曲线量化土工格栅附近局部刚度的增强值。本发明通过计算不同类型土工格栅加筋沥青面层结构或试件与未加筋沥青面层结构或试件的剪切模量比，量化不同类型土工格栅对沥青面层局部刚度的增强作用，通过剪切波形特征来估计剪切模量曲线，有效地用于量化土工格栅加筋沥青面层结构中局部刚度增强。

技术领域

本发明涉及加筋沥青路面领域，尤其涉及一种利用剪切波评价土工格栅加筋沥青面层刚度的方法。

背景技术

沥青路面是用沥青材料作为结合料黏结矿料修筑面层与各类基层所组成的路面。沥青路面具有表面平整、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低和稳定性好等优点，被广泛应用到高速公路建设中。沥青路面是我国高速公路的主要的路面结构形式。考虑到近年来交通量迅速增长、轴重增加和超载现象频繁等原因，长期暴露于自然环境中的沥青路面在温度效应和交通荷载的联合作用下，使其部分沥青路面较早地出现了病害，造成大多数路面结构都不能满足设计使用年限的要求。沥青路面主要会出现裂缝、车辙、疲劳破坏等几种形式的病害，这些病害如果得不到及时处理就会严重影响到路面的路用性能和行车安全性。许多新的设计方法、新的路面结构形式、新的复合材料的应用为解决沥青路面病害问题提供了途径。随着土工合成材料的发展，近年来出现一批新的土工产品，如土工格栅、土工网、土工格室等。土工格栅具有高强度、高模量、低蠕变、耐腐蚀性、抗老化性、良好的相容性、与集料之间的摩擦系数大、嵌锁作用强的特点。因此许多专家学者通过土工格栅加筋来改善沥青路面性能的目的。当前，该方法已成功应用于减小车辙和抑制沥青路面开裂损坏等问题的治理。土工格栅加筋沥青面层中土工格栅加筋的有效范围未能确定和量化，因此，利用剪切波评价土工格栅加筋沥青面层刚度的方法可以实现。

剪切波速通常由两个剪切波传感器测量剪切波来估算。为了量测剪切波，将一对剪切波传感器嵌入岩土中，接着，传感器作为发生器发出剪切波并通过岩土传播，另一个传感器作为接收器获得典型剪切波变形。用两个剪切波传感器之间的传播距离除以初至时间可计算出剪切波速。通过体积密度乘以剪切波速的平方来估算剪切模量。

利用剪切波评价土工格栅加筋沥青面层刚度的方法采用弯曲单元(BE)作为剪切波传感器。弯曲单元试验通常用于利用剪切波来评价土体的剪切模量。在保持工作频率和土体的最佳耦合下，弯曲单元可以有效的作为剪切波传感器来评估颗粒材料的剪切模量特性。弯曲单元(BE)测量技术在颗粒材料中的应用进行了一定的研究。Lee和Santamarian通过一系列安装在砂土试样不同水平位置的BE来监测液化过程中的剪切波速。Byun通过使用安装在直剪箱各层的BE并根据水平位移来描述剪切波速的演变。Byun和Tutumluer通过一系列重复荷载三轴试验表明带有安装基座的BE与骨料具有良好的兼容性，验证其在剪切波测量中的有效性，同时传感器有足够的生存能力。研究表明，通过剪切波特征估计剪切模量曲线来有效地量化土工格栅附近局部刚度的增强作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用剪切波评价土工格栅加筋沥青面层刚度的方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种利用剪切波评价土工格栅加筋沥青面层刚度的方法，包括：

基于剪切波传感器和剪切波测量系统获得剪切波形；

对所述剪切波形进行处理，获得剪切波速，剪切模量、剪切模量比和剪切模量曲线；

基于所述剪切模量和所述剪切模量比评价土工格栅加筋沥青路面刚度；

基于剪切波特征估计所述剪切模量曲线量化从距土工格栅1/10试件高度至距土工格栅1/3试件高度范围内局部刚度的增强值。