【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是铁路路基领域，特别涉及一种煤矸石动态三轴疲劳评价的方法。
技术介绍
1、随着我国铁路建设的快速发展，铁路路基材料的需求量日益增大，而传统的路基材料如碎石、沙土等资源日趋紧缺，因此开发利用新型的路基材料具有重要意义。煤矸石是指在采掘、选洗、运输等过程中产生的含有一定量可燃物质和灰分的固体废弃物，其主要成分为硅酸盐类和碳酸盐类等无机物质，同时含有少量有机物质和重金属元素。据统计，我国每年产生的煤矸石约为10亿吨左右，其中大部分堆放在露天场地或者填埋在地下，造成了土地资源的浪费和环境污染问题。因此，对于煤矸石的处理和利用具有重要的社会、经济和环境意义。
2、近年来，一些学者对于将煤矸石作为铁路路基材料进行了探索性的试验和理论分析。结果表明，经过适当的处理和配合比设计后，煤矸石具有良好的力学性能、耐久性能和环境友好性能，可以满足铁路路基材料的要求，并且具有成本低、资源利用率高等优点。然而，目前对于煤矸石路基的疲劳评价方法还不够完善，缺乏可靠的试验数据和理论依据。疲劳是指路基材料在交通荷载的反复作用下，由于应力或应变的累积而导致的材料性能下降和损伤的过程。疲劳评价方法是指通过试验或者数值模拟等手段，对路基材料在不同荷载条件下的疲劳寿命和疲劳损伤进行预测和分析的方法。疲劳评价方法对于铁路路基材料的设计、施工和养护具有重要的指导作用。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种煤矸石动态三轴疲劳评价的方法
2、为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：
3、一种煤矸石动态三轴疲劳评价的方法，包括：
4、s100.根据铁路路基工程设计要求和现场条件，选取符合设计要求和现场条件的煤矸石来源和配合比，并对煤矸石粒径和试件形状进行设置；
5、s200.设置疲劳试验环境，在三轴室底座上依次放上透水石、试样、透水石和试帽，将土工橡皮膜套在试样与透水石外，并将土工橡皮膜两端与底座及试帽分别扎紧；
6、s300.安装位移传感器，测试试件整体高度变化，打开所有通向试件内部的排水管阀门，连通围压供给管和三轴室，对试件施加预载围压，并对试件施加半正矢脉冲荷载，设置加载时间、间歇时间和试样最大轴向应力；
7、s400.重复s100-s300，分别测试试件在不同围压条件下的抗压强度si，记录加载全过程的荷载σ1、围压σ3；
8、s500.开展疲劳试验，在s400选取的围压条件下，根据测试获得的对应围压下的抗压强度si，选取多个竖向加载应力比，设置加载时间和间歇时间，直至试件产生预设阈值的竖向变形，则判断材料疲劳破坏，记录加载全过程的荷载大小σ1、和围压σ3；
9、s600.通过s500记载的载全过程的荷载大小σ1、围压σ3和回归计算方程参数k1，k2，k3，对疲劳寿命进行计算。
10、进一步地，s100中，煤矸石粒径不超过20mm，对煤矸石粒径和试件形状进行设置，具体设置方法包括：在最佳含水率条件下，击实成型圆柱体试件，直径100mm、高200mm。
11、进一步地，s200中，土工橡皮膜厚度不应超过试件直径的1％。并使试件中心与加载架的中心对齐。
12、进一步地，s300中，对试件施加预载围压，并对试件施加半正矢脉冲荷载，设置加载时间、间歇时间和试样最大轴向应力，具体包括：对试件施加100kpa预载围压，并对试件施加500次的半正矢脉冲荷载，加载时间0.2s，间歇时间0.8s，试样最大轴向应力100kpa。
13、进一步地，半正矢脉冲荷载表示在一个周期内只有一个正向荷载峰值和一个负向荷载峰值的荷载波形，其波形的数学表达式为
14、进一步地，s400中，分别测试试件在不同围压条件下的抗压强度si，围压取值20kpa、60kpa、100kpa。
15、进一步地，s500中，选取多个竖向加载应力比，设置加载时间和间歇时间，直至试件产生预设阈值的竖向变形，具体方法包括：选取3个竖向加载应力比：0.8、0.6、0.4，施加半正矢脉冲荷载，加载时间0.2s，间歇时间0.8s，直至试件产生5％的竖向变形，则判断材料疲劳破坏。
16、进一步地，s600中，通过s500记载的载全过程的荷载大小σ1、围压σ3和回归计算方程参数k1，k2，k3，对疲劳寿命进行计算，计算公式为：
17、
18、式中：n表示疲劳寿命；si表示对应围压下的抗压强度si，单位为kpa；σ1为轴向应力，单位为kpa；σ3为围压应力，单位为kpa；σd为单次加载的循环偏应力，σd＝σ1-σ3，单位为kpa；k1、k2、k3为通过试验获得的疲劳方程回归系数。
19、本专利技术还公开了一种电子设备，包括：
20、存储器，用于存储可由处理器执行的指令；
21、处理器，用于执行指令以实现一种煤矸石动态三轴疲劳评价的方法。
22、本专利技术实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
23、本专利技术公开了一种煤矸石动态三轴疲劳评价的方法，包括：s100.根据铁路路基工程设计要求和现场条件，选取符合设计要求和现场条件的煤矸石来源和配合比，并对煤矸石粒径和试件形状进行设置；s200.设置疲劳试验环境，在三轴室底座上依次放上透水石、试样、透水石和试帽，将土工橡皮膜套在试样与透水石外，并将土工橡皮膜两端与底座及试帽分别扎紧；s300.安装位移传感器，测试试件整体高度变化，打开所有通向试件内部的排水管阀门，连通围压供给管和三轴室，对试件施加预载围压，并对试件施加半正矢脉冲荷载，设置加载时间、间歇时间和试样最大轴向应力；s400.重复s100-s300，分别测试试件在不同围压条件下的抗压强度si，记录加载全过程的荷载σ1、围压σ3；s500.开展疲劳试验，在s400选取的围压条件下，根据测试获得的对应围压下的抗压强度si，选取多个竖向加载应力比，设置加载时间和间歇时间，直至试件产生预设阈值的竖向变形，则判断材料疲劳破坏，记录加载全过程的荷载大小σ1、和围压σ3；s600.通过s500记载的载全过程的荷载大小σ1、围压σ3和回归计算方程参数k1，k2，k3，对疲劳寿命进行计算。
24、本专利技术利用动态三轴试验技术对煤矸石路基进行力学特性分析和疲劳寿命预测，考虑了煤矸石粒料类路基的非线性特点；本专利技术具有能够合理评价路基材料的强度和耐久性等性能等优点，为铁路工程设计和施工提供科学依据。
25、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种煤矸石动态三轴疲劳评价的方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种煤矸石动态三轴疲劳评价的方法，其特征在于，S100中，煤矸石粒径不超过20mm，对煤矸石粒径和试件形状进行设置，具体设置方法包括：在最佳含水率条件下，击实成型圆柱体试件，直径100mm、高200mm。
3.如权利要求1所述的一种煤矸石动态三轴疲劳评价的方法，其特征在于，S200中，土工橡皮膜厚度不应超过试件直径的1％。并使试件中心与加载架的中心对齐。
4.如权利要求1所述的一种煤矸石动态三轴疲劳评价的方法，其特征在于，S300中，对试件施加预载围压，并对试件施加半正矢脉冲荷载，设置加载时间、间歇时间和试样最大轴向应力，具体包括：对试件施加100KPa预载围压，并对试件施加500次的半正矢脉冲荷载，加载时间0.2s，间歇时间0.8s，试样最大轴向应力100KPa。
5.如权利要求4所述的一种煤矸石动态三轴疲劳评价的方法，其特征在于，半正矢脉冲荷载表示在一个周期内只有一个正向荷载峰值和一个负向荷载峰值的荷载波形，其波形的数学表达式为
6.如权
7.如权利要求1所述的一种煤矸石动态三轴疲劳评价的方法，其特征在于，S500中，选取多个竖向加载应力比，设置加载时间和间歇时间，直至试件产生预设阈值的竖向变形，具体方法包括：选取3个竖向加载应力比：0.8、0.6、0.4，施加半正矢脉冲荷载，加载时间0.2s，间歇时间0.8s，直至试件产生5％的竖向变形，则判断材料疲劳破坏。
8.如权利要求1所述的一种煤矸石动态三轴疲劳评价的方法，其特征在于，S600中，通过S500记载的载全过程的荷载大小σ1、围压σ3和回归计算方程参数k1，k2，k3，对疲劳寿命进行计算，计算公式为：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种煤矸石动态三轴疲劳评价的方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种煤矸石动态三轴疲劳评价的方法，其特征在于，s100中，煤矸石粒径不超过20mm，对煤矸石粒径和试件形状进行设置，具体设置方法包括：在最佳含水率条件下，击实成型圆柱体试件，直径100mm、高200mm。
3.如权利要求1所述的一种煤矸石动态三轴疲劳评价的方法，其特征在于，s200中，土工橡皮膜厚度不应超过试件直径的1％。并使试件中心与加载架的中心对齐。
4.如权利要求1所述的一种煤矸石动态三轴疲劳评价的方法，其特征在于，s300中，对试件施加预载围压，并对试件施加半正矢脉冲荷载，设置加载时间、间歇时间和试样最大轴向应力，具体包括：对试件施加100kpa预载围压，并对试件施加500次的半正矢脉冲荷载，加载时间0.2s，间歇时间0.8s，试样最大轴向应力100kpa。
5.如权利要求4所述的一种煤矸石动态三轴疲劳评价的方法，其特征在于，半正矢脉...
【专利技术属性】
技术研发人员：何红忠，代东喆，何要超，张俊逸，周志立，刘昕雨，毛康利，余文雄，沈鑫，肖杰，
申请(专利权)人：中铁大桥勘测设计院集团有限公司武汉分公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。