土石混合料M制造技术

本发明专利技术涉及一种土石混合料M

【技术实现步骤摘要】
土石混合料M
e
确定方法及应力
‑
应变响应预测模型和方法


[0001]本专利技术涉及道路工程
，具体涉及一种土石混合料混合均匀度(M
e
)确定方法及一种考虑混合均匀度的土石混合料应力
‑
应变响应预测模型及预测方法。

技术介绍

[0002]我国近年来在西南部开展了大量山区公路建设项目，土石混合料因其取材范围广泛且承载能力较高而在我国路基填筑中被广泛应用。然而，路基在运营过程中常常遭受自然因素(强降雨入渗、地下水上涌等)与人为因素(重载、超载、超速等)影响，土石混合填料中轴向孔隙水压力梯度逐渐对孔隙水形成“抽吸”作用，继而诱发其内部发生颗粒移位、结构重组等现象，从而导致路面结构出现开裂、差异沉降等诸多病害。因此，作为评估路基服役性能的必经之路，研究考虑颗粒分布状态(混合均匀度)影响的路基土石混合填料应力
‑
应变响应特性具有重要工程意义。
[0003]目前，相关人员多通过步骤简单且费用低廉的直剪试验获得路基土石混合填料的应力
‑
应变响应特性。此外，适用于特殊土质现场试验的十字板剪切仪也有见使用。这些方法均不能准确控制试验中填料所受围压，导致试验结果指导工程实际时受到限制。然而，尽管能反映围压影响的三轴试验被逐渐采用，但因其造价昂贵、操作复杂且耗时费力而给填料应力
‑
应变响应特性的获取带来困难，也不易被一线施工人员接受。综上所述，建立一种能考虑混合均匀度影响的土石混合料应力
‑<br/>应变响应预测方法是十分可取的。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提供了一种考虑混合均匀度的土石混合料应力
‑
应变响应预测方法，可初步描述围压和M
e
综合影响的路基土石混合填料的包括应变硬化型和应变软化型在内的应力
‑
应变响应关系，突破了现有方法依赖于昂贵的静三轴仪且试验过程复杂耗时的瓶颈。
[0005]本申请首先提供了一种土石混合料混合均匀度的确定方法，具体如下：
[0006][0007]式中：M
e
为混合均匀度，M
e
为混合均匀度，w
′
p
为p层(大于w0)对应的局部石料质量百分比，w
′
q
为q层(小于w0)对应的局部石料质量百分比，j为局部石料质量百分比大于整体石料质量百分比的层数，n为试样总层数，w0为试样整体石料质量百分比。
[0008]本申请还提供一种综合考虑围压和混合均匀度的土石混合料应力
‑
应变响应预测模型，模型如下：
[0009][0010]其中，M
e
为土石混合料混合均匀度；ε1为轴向应变；σ3为第三主应力；(σ1‑
σ3)
i
为M
e
＝i时相同轴向应变所对应的偏应力；e为数学常数，2.718；Pa为大气压强，通常取101.3kPa；M
e
的确定方法为权利要求1中M
e
的确定方法。
[0011]上述模型由以下的方法构建而成，
[0012](1)选定土石混合料所使用的土料和石料，通过基本物理性能试验确定不同混合均匀度工况对应的基本物理性能参数；
[0013](2)制备不同混合均匀度试样进行静三轴试验从而得到不同工况条件下试样对应的应力
‑
应变响应关系；
[0014](3)在静三轴试验结果的基础上，建立上述的综合考虑围压和混合均匀度影响的归一化模型。
[0015]本专利技术的有益效果是：
[0016]1.本申请的新的混合均匀度确定方法，方法中公式的物理意义明确、结构简单，合理反映土石混合料局部离析状态和整体均匀程度，为路基土石混合填料的施工提供了科学的理论指导，具有较高的工程应用价值。
[0017]2.本申请综合考虑了物理状态(混合均匀度)和应力状态(围压)对路基土石混合填料的应力
‑
应变响应特性的影响，建立了可以初步描述路基土石混合填料的应力
‑
应变响应关系(包括应变硬化型和应变软化型)的归一化模型。该模型物理意义明确、结构简单，大大减少了试验耗时，降低了试验难度，为多种混合均匀度组合的路基土石混合填料和缺少试验条件的现场单位提供了明显工程便利，具有较高的市场推广价值。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是实施例1中试样分层示意图；
[0020]图2是五种M
e
工况示意图；
[0021]图3是不同M
e
下不同围压对应的应力应变曲线关系图；
[0022]图4是M
e
＝1时E1与E
tan
、(σ1‑
σ3)
ult
之间的关系图；
[0023]图5是M
e
＝1时E1与σ3之间的关系图；
[0024]图6是不同M
e
工况下试样的偏应力差值结果图；
[0025]图7是M
e
＜1时ΔE1与ΔE
tan
、[Δ(σ1‑
σ3)]ult
之间的关系图；
[0026]图8是不同围压、M
e
工况下的R
v
值结果图；
[0027]图9是所建模型鲁棒性验证结果图；
[0028]图10是不同M
e
、围压工况下弹性模量结果；
[0029]图11是不同M
e
、围压工况下破坏强度结果；
[0030]图12是不同M
e
、围压工况下内摩擦角、粘聚力结果。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]实施例1
[0033]为定性定量分析M
e
对路基土石混合填料强度特性的影响，本申请提出了一种新的M
e
确定方法，具体如下：
[0034]假定细粒料(土料)和粗粒料(石料)在一个区域内均匀分布，则任意的微元体积之内：dv＝dxdydz，且石料质量百分比为常数w0。若土、石料未均匀分布，则石料质量百分比w为坐标函数，即：
[0035]w＝w(x,y,z)
ꢀꢀꢀꢀ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.土石混合料M
e
确定方法，其特征在于，式中：M
e
为混合均匀度，w
′
p
为p层(大于w0)对应的局部石料质量百分比，w
′
q
为q层(小于w0)对应的局部石料质量百分比，j为局部石料质量百分比大于整体石料质量百分比的层数，n为试样总层数，w0为试样整体石料质量百分比。2.一种综合考虑围压和混合均匀度的土石混合料应力
‑
应变响应预测模型，其特征在于，模型如下：其中，M
e
为土石混合料混合均匀度；ε1为轴向应变；σ3为第三主应力；(σ1‑
σ3)
i
为M
e
＝i时相同轴向应变所对应的偏应力；e为数学常数，2.718；Pa为大气压强，通常取101.3kPa；M<...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄超，张升，唐明扬，童晨曦，罗余游，丁志文，赵伟，李朝刚，廖辉，
申请(专利权)人：中铁二局集团有限公司中铁二局第六工程有限公司，
类型：发明
国别省市：