[发明专利]一种冻融循环下路基土永久变形的预估方法

说明书

本发明公开了一种冻融循环下低液限黏土永久变形预估方法，具体为：对试样进行冻融循环试验，然后通过动三轴试验得到路基土在各工况下经历不同冻融次数后的永久变形值；在动三轴试验结果的基础上，建立综合考虑净体应力、八面体剪应力、含水率比值、塑性指数权、循环加载次数、冻融循环次数的路基土永久变形预估模型；根据试验数据拟合得到预估模型参数，建立预估模型参数与该路基填料的基本物性参数之间的经验关系式；通过建立的经验关系式求得给定种类路基土的预估模型参数，预测不同路基土在各工况下经历不同冻融次数后的永久变形值。本发明提高了预估精度与效率，对路基土永久变形影响因素考虑全面且预测过程简单。

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，涉及一种冻融循环下路基土永久变形的预估方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，道路扮演着越来越重要的角色。随着交通运输行业的迅速发展，车辆重载和超载的问题越来越突出，进而导致路基在过重荷载情况下易产生过大的永久变形，从而使得路面出现各种病害，如车辙、开裂等。同时，日益改善的生活水平，让人们对道路运营期的安全、舒适和经济等方面提出了更高的要求。所以，道路在使用过程中，必须保持良好的路用性能。

路基在长期循环荷载作用下产生的不可恢复变形即为永久变形。对于半刚性基层路面而言，路基的永久变形对路面结构稳定性有着重要影响。根据现有调查结果可知，我国约有53.5％的国土面积位于季节性冻土地区，且该区域公路密集，环境及荷载作用复杂多变。与此同时，现有研究表明路基土的孔隙比、孔径分布等土体内部结构会随冻融效应而发生改变，许多位于季节性冻土地区的已建或在建路基不可避免地遭受冻胀、融沉和不均匀沉降等涉及冻融效应的特殊病害。因此，研究季节性冻土地区路基土在长期循环荷载作用下的永久变形具有重要的理论意义和实际意义。

通常来说，永久变形的测定往往通过三轴试验进行。然而，由于三轴试验价格昂贵、耗时较长且需要专业人员进行操作。因此，寻找一个合适准确的方法来更好的预估永久变形是十分必要的。目前，已有部分常用路基填料永久变形预估模型，例举如式(1)～式(6)：

式中，ε_p为永久变形值，N为加载次数，α₁、α₂为回归系数。

式中，p为比例因子，β为形状因子，ε₀为回归系数，e为常数，其他意义同上。

式中，σ_oct为体应力，σ_oct＝3σ₃+σ_d，σ₃为围压，σ_d为偏应力，τ_oct为八面体剪应力，σ₁为主应力，σ_atm为参考应力，一般为大气压强(100kPa)，α₁、α₂、α₃、α₄回归系数，其他意义同上。

式中，意义同上。

式中，DDR为干密度比，wPI为塑性指数，RCM为碎石在混合填料中所占比例，其他意义同上。

式中，j₂为偏应力张量的第二不变量，I₁为应力张量的第一个不变量，c.表示粘聚力，φ表示摩擦角，p、β、m、n为回归系数，其它意义同上。