[发明专利]一种级配碎石抗压强度数值试验方法

说明书

技术领域

本发明属于交通土建工程领域，涉及一种级配碎石抗压强度数值试验方法。本发明基于PFC^2D软件平台，可便捷地再现级配碎石承受压缩荷载时力学性状变化的全过程，并预测级配碎石抗压强度规律。

背景技术

级配碎石属典型道路基层材料，其内部无粘结料，仅由不同规格集料嵌挤而成，由于抗压强度可直观地反映集料嵌挤程度的优劣，故可用其评价级配碎石嵌挤能力并辅助材料优化设计。级配碎石抗压强度室内试验方法的基本原理及步骤如下：（1）按最大干密度和最佳含水量制备试件；（2）以恒定加载速率对试件进行压缩试验；（3）整理压缩试验结果得到级配碎石抗压强度值。目前，未见有级配碎石抗压强度数值试验方法的报道。

申请人分析上述级配碎石抗压强度室内试验方法，存在如下缺陷：（1）只有通过大量抗压强度室内试验才能深入揭示各规格集料比例与抗压强度之间的关系，并实现级配碎石材料优化设计，致使级配碎石材料设计周期长；（2）难以观测级配碎石在压缩荷载作用下的材料细观物理力学特性。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种级配碎石抗压强度数值试验方法。该方法可快速、准确地预测级配碎石抗压强度规律。

技术方案：为实现上述目的，本发明通过下述技术方案实现：一种级配碎石抗压强度数值试验方法，按照以下步骤进行：

（1）物理模型的构建

①基本参数的测试：

测定集料密度，确定集料级配及级配碎石最大干密度；

②试模的模拟：

利用PFC^2D内置命令“wall”生成两片长度为H的竖直墙体和一片长度为D的水平墙体组成开口向上的半封闭矩形以模拟试模；

③级配碎石的生成：

根据集料密度、压实度、试件尺寸、集料级配和最大干密度计算第i种规格集料的二维映射面积S_i，见式（I），利用PFC^2D内置命令“ball”在模拟试模中生成颗粒，并使之符合第i种规格集料的规格要求，当生成颗粒的总面积达到S_i时，停止颗粒生成；

Si=dhKPiρiρmax---(I)]]>

式中：ρ_max：最大干密度，g/cm³；

d：试件直径，cm；

h：试件高度，cm；

K：压实度，%；

P_i：第i种规格集料的分计筛余百分率，%，i为大于0的自然数；

ρ_i：第i种规格集料的密度，g/cm³，i为大于0的自然数；

按上述方法依次生成各规格集料颗粒；

④虚拟试件的生成：

利用PFC^2D内置命令“wall”生成长度为D的墙体以模拟压板。模拟压板以速度V竖直向下推动模拟试模内的集料颗粒，直至运算步数达到n为止，利用PFC^2D内置命令“delete”删除两片长度为H的竖直墙体，n按式（II）计算；

n=LVdt=H-hVdt---(II)]]>