[发明专利]一种考虑路基土黏弹性质的回弹模量预估方法

权利要求书

1.一种考虑路基土黏弹性质的回弹模量预估方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：

步骤1：根据路面结构进行二维有限元建模，各层均视为纯弹性体，采用标准轴重的移动荷载加载，获取路基内的加载时长范围；

步骤2：根据路基内的加载时长范围确定加载、卸载时长组合，进而确定加载序列；

步骤3：选取目标土样，制备不同压实度、不同含水率的试样，按照步骤2的加载序列进行动三轴试验，得到不同压实度、含水率下的动态回弹模量；

步骤4：建立综合考虑压实度、含水率、应力状态、加载时长的黏弹性回弹模量预估模型，见式(1)～(3)：

其中：M_RT为加载时长T下的动态回弹模量；ω为圆频率，ω＝2π/T；T为加载时长；E为杨氏模量，η为黏滞系数；K为压实度；w为含水率；w_opt为最佳含水率；θ_m为最小体应力，θ_m＝θ-σ_d＝3σ₃，θ为体应力，σ_d为循环偏应力，σ₃为围压；τ_cot为八面体剪应力；p_a为大气压强，A为参考黏度，k₀～k₄、α₁～α₄为模型参数；

步骤5：根据步骤3得到的动态回弹模量试验结果对式(1)～(3)进行拟合，确定模型参数k₀～k₄、α₁～α₄；采用式(1)～(3)预估路基土的回弹模量。

2.根据权利要求1所述一种考虑路基土黏弹性质的回弹模量预估方法，其特征在于，所述步骤1中，路基内的加载时长范围为0.40s～4.01s。

3.根据权利要求1所述一种考虑路基土黏弹性质的回弹模量预估方法，其特征在于，所述步骤2中，加载、卸载时长组合分别为：①组合的加载、卸载时长分别为0.2s、0.8s，②组合的加载、卸载时长分别为0.6s、0.8s，③组合的加载、卸载时长分别为1.4s、0.8s，④组合的加载、卸载时长分别为2.6s、0.8s，⑤组合的加载、卸载时长分别为4.2s、0.8s。

4.根据权利要求1所述一种考虑路基土黏弹性质的回弹模量预估方法，其特征在于，所述步骤3中，制备试样的压实度分别为90％、93％、96％、99％，制备试样的含水率分别为0.9OMC、OMC、1.1OMC、1.2OMC、1.3OMC，OMC为最佳含水率；进行动三轴试验时，先高频后低频预加载，预加载结束后，每个加载序列的应力水平按照①组合的加载、卸载时长进行加载，再按照②组合的加载、卸载时长进行加载，依此类推，并取每个序列最后5次循环的平均动态回弹模量作为试验动态回弹模量值。

5.根据权利要求1所述一种考虑路基土黏弹性质的回弹模量预估方法，其特征在于，所述步骤4中，式(1)根据以下方法确定：

考虑黏弹性的Kelvin模型，见式(4)：

式中：σ为循环偏应力；E为杨氏模量；ε为应变；η为粘滞系数；为应变率；

路基土承受交通荷载，所受循环偏应力为半正弦波，见式(5)：

式中：σ_max为荷载幅值；ω为圆频率，ω＝2πf；f为加载频率，f＝1/T；T为加载时长；t为时间；

联立式(4)和(5)，建立平衡方程为：

解式(6)得：

式中：δ为相位角；

由式(7)得到应变ε曲线中的峰值，即位移幅值ε_max为：

考虑粘弹性，通过荷载幅值和位移幅值的比值表征回弹模量，见式(10)：

M_R为路基土的回弹模量，当ω＝2π/T，T为加载时长，M_RT为路基土加载时长T下的动态回弹模量，即得式(1)。