[发明专利]公路土基回弹模量参数确定方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种公路土基回弹模量参数确定方法。 

背景技术

结合新一轮公路沥青路面设计规范要求，公路设计时路面各层材料参数均取动参数，即在进行路面结构设计时，路面各层回弹模量值由原来的静态回弹模量换为动态回弹模量。对于路基来说，要获得路基土动态回弹模量值，需做动三轴试验，目前能做动三轴试验的仪器有动三轴仪、大型材料试验机（MTS、UTM），这三种试验仪器的共同点为设备昂贵、操作复杂、试验流程繁琐。但进行路面结构设计时，需要在公路沿线收集大量土样进行试验，采用实测方法获得路基回弹模量参数不好实现，即实际工程设计时无法完全采用实测的方法来获得回弹模量参数。 

　　国内外对与路基回弹模量预估有多种方法，本构模型预估方法根据所选应力变量的不同可分为3类：仅考虑剪切影响的模型、仅考虑侧限影响的模型和综合考虑两种影响的复合模型。剪切类模型包括双线性模型 （Bilinear Model）、双曲性模型 （Hyperbolic Model）；侧限类模型包括围压模型、K-θ 模型；复合类模型包括Uzan 模型、Tam-Brown 模型、八面体剪应力模型、Superpave 性能模型。基于物性指标的预估方法有USDA 公式、Mississippi 模型1、Kim 模型、Mississippi 模型2。 

　　国内外学者和研究机构在深入分析回弹模量主要影响因素（土组类型、含水量、压实度和应力状况等）的基础上，分别从路基土的应力状况、土组基本物理性质和指标等不同角度出发，建立了相应的回弹模量预估模型。本构模型从应力-应变关系的角度，在回弹模量与应力状态之间建立函数关系，因而具有普适性，主要缺点在于仅考虑了体应力或剪应力对材料回弹模量的影响。事实上，大部分土与粒料的模量既随围压增加而增大，也随剪应力增加而减小，即回弹模量不仅是体应力的函数，也是剪应力或偏应力的函数。基于物性指标的预估模型考虑了土组因素的影响，但回弹模量值不仅与应力水平有关，与土组物性参数同样关系密切。 

　　综合分析，国内外虽然在路基土回弹模量参数预估上取得了一些成果和不少有益的经验，但这些经验关系式的使用有其局限性，使用时需考察使用条件与公式建立条件的相似性，不好操作，适用性差，不能准确预估回弹模量值。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种路基土回弹模量参数确定技术，该技术预估的回弹模量值准确度高、适应性强，可大大降低回弹模量参数取值的难度，减少相应的工作量，削减工程设计费用。 

本发明的技术方案：一种公路土基回弹模量参数确定方法，它包括以下步骤： 

（1）采用国际通用BISAR计算软件结合路面结构与行车荷载计算得到路面结构下路基应力水平[θ, τ_oct]，根据路基所处深度结合《公路路基施工技术规范》，确定路基压实度范围CD。

（2）在公路通过区域，选取典型路基土样，可同时选取多个典型土样，检测典型土样的物性指标，包括液限和含水量。 

采用液塑限联合测定仪检测典型土样的液限，采用电热鼓风干燥箱以及精密天平检测典型土样的含水量，严格按照《公路土工试验规程》（JTG E40-2007）提供的液限、含水量相应的检测方法进行检测。不同典型土样，得到的回弹模量值不同； 

（3）根据步骤2的参数，结合模型参数k_i的预估公式，得到模型参数k_i的范围[k_i1,k_i2](i=1,2,3)；

模型参数k_i的预估公式见式1-3

k₁=-0.142+0.009×CD-0.025×w+0.005×LL    （式1）

k₂=-0.448+0.003×CD+0.025×w-0.026×LL    （式2）

k₃=1.070+0.006×CD-0.085×w-0.056×LL    （式3）

（4）根据1和3按照公路土基回弹模量预估公式，得到所取土样的两个路基回弹模量值M_R,将两个模量值取平均值，得到所取公路土基回弹模量值，回弹模量预估公式见式4。