[发明专利]一种考虑路基土黏弹性质的回弹模量预估方法

说明书

本发明公开了一种考虑路基土黏弹性质的回弹模量预估方法，具体为：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；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；选取目标土样，制备不同压实度、不同含水率的试样，按照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；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；预估路基土的回弹模量。本发明充分考虑路基土的黏弹性质，与路基土实际情况更接近，能够更加准确的预估路基土动态回弹模量，同时能够预估不同行车速度下的路基土回弹模量值，适用性更强。

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，涉及一种考虑路基土黏弹性质的回弹模量预估方法。

背景技术

路基土动态回弹模量作为路面设计中路基土刚度参数，反映了路基土在行车荷载作用下的应力-应变非线性特性。我国现行《公路路基设计规范》(JTG D30-2015)将路基土动态回弹模量作为路面设计的路基刚度参数。

目前，获取路基土动态回弹模量的方法分为两种。第一种为试验法，通过动三轴试验，获取所需路基土不同工况下的应力应变响应，进而计算其动态回弹模量值。第二种为预估方法，通过大量的试验研究，建立路基土动态回弹模量预估方程，建立完回弹模量预估方程后，当要获取某种未知土质的动态回弹模量时，便可以只通过少量的试验，预估任意工况下的路基土动态回弹模量值，节省人力物力，节约时间，且精确度高。因此，第二种方法被广大国内外学者所研究。

然而，目前路基土动态回弹模量试验及预估方法仅考虑了路基土的弹性性能，而实际上，路基在运营过程中存在明显的黏弹性质，导致了现有的动态回弹模量试验及预估方法得到的路基土回弹模量值与实际值存在偏差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种考虑路基土黏弹性质的回弹模量预估方法，充分考虑路基土的黏弹性质，与路基土实际情况更接近，能够更加准确的预估路基土动态回弹模量，同时能够预估不同行车速度下的路基土回弹模量值，适用性更强，解决了现有技术中存在的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种考虑路基土黏弹性质的回弹模量预估方法，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；