模拟现场碾压效果的土石混填路基土力学试件的制备方法技术

本发明专利技术公开了模拟现场碾压效果的土石混填路基土力学试件的制备方法，取土石混合料进行垂直振动压实试验，测定该土石比条件下的5组试样的含水率及其干密度，绘制干密度—含水率关系曲线图，确定该实验条件下的最佳含水率和最大干密度；然后，成型力学试件前测定烘干料的固有含水率，根据最佳含水率、最大干密度计算成型一个试件所需的加水量及所需添料的质量，改用标准试模，分两次振动成型，制得一组平行试件，即为振动成型标准力学试件，本发明专利技术操作方便，试验重复性好、振动过程对试验材料的破坏小、原材料变异性小；所成型得到的试件内部材料更稳定、均匀。

【技术实现步骤摘要】
模拟现场碾压效果的土石混填路基土力学试件的制备方法
本专利技术属于道路路基工程领域，具体涉及模拟现场碾压效果的土石混填路基土力学试件的制备方法。
技术介绍
土石混填料是由山体爆破或机械开挖得到土与石的混合料，在山区公路建设中较为常见，一般多用于路基填筑。土石混填料的颗粒组成变化很大、材料本身内部极其不均匀且难以控制，导致土石混填路基的工程力学特性复杂多变，容易产生不均匀沉降的病害。对于一种路基填筑土，需要采用一定的方法成型试件来用于室内测试力学性能，为路基设计与性能预估提供基本参数，因此精确地测试室内路基土试样的力学性能对保证路基的使用性能与耐久性至关重要。而路基土试样的力学性能与室内制备方法密切相关，且受最大干密度、击实功与击实方式等因素的影响，因此开发一种能模拟现代重型振碾设备现场碾压效果的试件制备方法，对合理地获取路基设计参数、提高路基设计与施工质量具有重要意义。《公路土工试验规程》(JTGE40-2007)仍采用击实方法、振动台法或表面振动压实法获取最大干密度和成型试件，这些方法适用于粒径小于40mm或60mm的土，且击实功及击实方式与现代重型振碾压实设备严重不符，以致压实标准过低、室内成型试件的工程性质与路基的承载特性差异较大，进而导致土石混填路基的压实质量无法得到有效控制。由于室内试件成型方法与实际振碾条件不符，导致室内成型试件的工程性质与现场芯样强度差异较大，进而无法正确揭示材料组成与性能之间的客观规律，导致土石混填路基的沉降变形与失稳特性没有得到有效预测。击实方法特别是重型击实方法是应用最为普遍的方法，该方法采用击实方法确定路基土的最大干密度ρdmax与最佳含水量ω0，根据所确定的ρdmax与ω0采用静力压实方法制备路基土的圆柱形试件，用于测试路基土的力学性能。分析该方法，发现该方法已远远不能适应现代重型设备发展的需要，主要缺陷如下：(1)击实方法确定路基土的最大干密度ρdmax与最佳含水量ω0:①击实功及击实方式与现代重型振碾压路机严重不符，导致压实标准过低，现场压实度容易出现超百现象，无法真正发挥现代重型振碾压实设备的功效；②该方法分3层击实、每层击实98次。击实锤往往会将粒径较大粒径的土砸碎，改变了试验材料的颗粒分布特性，导致测试结果易失真；③与现场振碾相比，击实过程缓慢，导致试验前后材料水分变化大；④最为严重的是，重型击实过程中，由于土石混合料中每层都有很多大粒径碎砾石的存在，试件表面难以削平，试件高度难以准确测定。(2)静力压实方法制备路基土的圆柱形试件：①击实方式与静力压实制备方式不相匹配；②静力压实制备试件不符合实际振动碾压路基的条件，制备的试件与实际碾压成型的路基不符合，两者的力学相关性不足55％；③土石混合料中每层都有很多大粒径碎砾石的存在，静力压实制备过程中集料压碎情况较为严重，制备的试件级配与实际碾压成型的路基级配不相符；④静力压实制备过程中水分损失情况较为严重，这与实际现场碾压的路基土含水量不符。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的旨在提供一种模拟现场碾压效果的土石混填路基土力学试件的制备方法，该方法制备的试件用于力学性能测试。其操作简便，室内试件与现场芯样的力学相关性高，力学性能测试结果可靠。本专利技术拟采用以下技术方案来解决上述问题，具体过程如下：模拟现场碾压效果的土石混填路基土力学试件的制备方法，包括如下步骤：步骤1：先确定土石混合料的最大干密度ρdmax与最佳含水率ω0；步骤2：采用振动法成型力学试件。所述步骤1包括如下步骤：步骤1.1，将土石混填料试样烘干至恒重；步骤1.2，将烘干至恒重的土石混填料试样冷却至室温；步骤1.3，配制若干份土石混合料试样，以一定梯度含水率向试样加入水，拌合至均匀状态，再将土石混合料试样密闭闷料，然后再将每份试样的闷湿土石混合料均分为2份；步骤1.4，取步骤1.3中均分后1份的土样装入试模中；步骤1.5，将试样进行第一次振动击实；步骤1.6，再将步骤1.3中均分后的另一份土样装入试模中，进行第二次振动击实；步骤1.7，将步骤1.6振动击实后的试样进行脱模并量取试样高度、直径和质量，从试样上取土石混合料并测试其含水率，计算干密度；步骤1.8，重复步骤1.4至步骤1.7，得到若干份试样含水率与干密度；步骤1.9，根据步骤1.8得到的若干份试样的含水率与干密度，绘制干密度—含水率关系曲线，其中横坐标为含水率、纵坐标为干密度，曲线峰值所对应的干密度为最大干密度ρdmax、所对应的含水率为最佳含水率ω0。所述步骤1.1中的烘干过程，以及在步骤1.7中测试含水率时的烘干过程中，烘干温度为105±5℃，时间不少于6小时。所述步骤1.3中，通过四分法配制若干份土石混合料试样，以2％～3％梯度的含水率向试样中加入水，拌合至均匀状态，装入塑料袋中封闭闷料24h；再采用四分法将每份试样的闷湿土石混合料均分为2份。所述步骤1.4中，所述试模的规格为：直径×高度＝150mm×230mm；将土样装模时，在试模底部放置一直径×高度＝150mm×50mm的垫块，垫块上放置一直径为150mm的滤纸。所述步骤1.5中，在将试样进行第一次振动击实前，向试模中的土石混合料顶面放置滤纸，第一次振动击实的时间为50s，振动击实仪参数设置为：振动频率25Hz，激振力5.5kN、名义振幅1.4mm、、上车质量110±2kg、下车质量170±2kg、偏心块夹角0°、静面压力109kPa。所述步骤1.6中，第二次振动击实前，先清除掉表面滤纸、并进行拉毛，将步骤三中均分后的另一份土样装入试模中后进行刮平，并在试样上表面放置滤纸，再进行第二次振动击实，参数与第一次振动击实相同。所述步骤2包括如下步骤：步骤2.1，将土石混填料烘干至恒重；步骤2.2，再测定试验材料固有的含水率ω固；步骤2.3，结合最佳含水率ω0和最大干密度ρdmax，计算制备一个力学试件的所需加水量m水及添料量m添；其中，m水＝4800(ω0-ω固)，m添＝ρdmax(1+0.01ω0)2177；步骤2.4，取一组料，配得所需土石比的相同试样若干份，每份质量均相同；向其中加入步骤2.3计算所得的加水量m水，拌和均匀后闷料；步骤2.5，取步骤2.4中配得的一份试样进行振动试验，将该份试样均匀分成两小份，取其中一小份加入到试模内，进行第一次振动击实；步骤2.6，将步骤2.5中试样均匀分成两份中的另一小份填入试模内，再进行第二次振动击实，振动成型得到一个力学试件。所述步骤2.5与2.6中，第一次振动击实和第二次振动击实的时间均为50s，振动击实仪参数为振动频率25Hz、激振力5.5kN、名义振幅1.4mm、上车质量110±2kg、下车质量170±2kg、偏心块夹角0°、静面压力109kPa。所述步骤2.1中，烘干过程中，温度为105±5℃，时间不小于6小时；所述步骤2.5中，所用试模为直径152mm，高为170mm的标准试模。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的模拟现场碾压效果的土石混填路基土力学试件的制备方法首先确定土石混合料的最大干密度ρdmax与最佳含水率ω0；再采用振动法成型力学试件，因此对原材料的破坏小，膨胀率、吸水量容易测定，成型试件的CBR值及回弹模量值与现场接近本文档来自技高网...

【技术保护点】
模拟现场碾压效果的土石混填路基土力学试件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：先确定土石混合料的最大干密度ρd max与最佳含水率ω0；步骤2：采用振动法成型力学试件。

【技术特征摘要】
1.模拟现场碾压效果的土石混填路基土力学试件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：先确定土石混合料的最大干密度ρdmax与最佳含水率ω0；步骤2：采用振动法成型力学试件。2.根据权利要求1所述的模拟现场碾压效果的土石混填路基土力学试件的制备方法，其特征在于，所述步骤1包括如下步骤：步骤1.1，将土石混填料试样烘干至恒重；步骤1.2，将烘干至恒重的土石混填料试样冷却至室温；步骤1.3，配制若干份土石混合料试样，以一定梯度的含水率向试样中加入水，拌合至均匀状态，再将土石混合料试样密闭闷料，然后再将每份试样的闷湿土石混合料均分为2份；步骤1.4，取步骤1.3中均分后1份的土样装入试模中；步骤1.5，将试样进行第一次振动击实；步骤1.6，再将步骤1.3中均分后的另一份土样装入试模中，进行第二次振动击实；步骤1.7，将步骤1.6振动击实后的试样进行脱模并量取试样高度、直径和质量，从试样上取土石混合料并测试其含水率，计算干密度；步骤1.8，重复步骤1.4至步骤1.7，得到若干份试样含水率与干密度；步骤1.9，根据步骤1.8得到的若干份试样的含水率与干密度，绘制干密度—含水率关系曲线，其中横坐标为含水率、纵坐标为干密度，曲线峰值所对应的干密度为最大干密度ρdmax、所对应的含水率为最佳含水率ω0。3.根据权利要求2所述的模拟现场碾压效果的土石混填路基土力学试件的制备方法，其特征在于，所述步骤1.1中的烘干过程，以及在步骤1.7中测试含水率时的烘干过程中，烘干温度为105±5℃，时间不少于6小时。4.根据权利要求2所述的模拟现场碾压效果的土石混填路基土力学试件的制备方法，其特征在于，所述步骤1.3中，通过四分法配制若干份土石混合料试样，以2％～3％梯度的含水率向试样中加入水，拌合至均匀状态，装入塑料袋中封闭闷料24h；再采用四分法将每份试样的闷湿土石混合料均分为2份。5.根据权利要求2所述的模拟现场碾压效果的土石混填路基土力学试件的制备方法，其特征在于，所述步骤1.4中，所述试模的规格为：直径×高度＝150mm×230mm；将土样装模时，在试模底部放置一直径×高度＝150mm×50mm的垫块，垫块上放置一直径为150mm的滤纸。6.根据权利要求2所述的模拟现场碾压效果的...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪小平，熊越，李寿伟，陈浙江，蒋应军，李坚强，王阳阳，吴云飞，
申请(专利权)人：长安大学，西安博华市政设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61