[发明专利]一种干湿循环下改良建筑废弃物-膨胀土永久变形的预估方法

说明书

本发明公开了一种干湿循环下改良建筑废弃物‑膨胀土永久变形的预估方法，具体为：通过击实试验确定不同建筑废弃物掺入率对应的混合填料最大干密度和最佳含水率；制备不同建筑废弃物掺入率的混合填料，含水率为最佳含水率，进行干湿循环试验；对经过预设干湿循环次数的混合填料试样进行动三轴试验，得到试样永久变形值，获取不同建筑废弃物掺入率、干湿循环次数、压实度、加载应力、加载次数对永久变形的影响函数；将各影响函数相乘，建立永久变形预估模型；根据动三轴试验数据拟合得到模型参数。本发明能够便捷、准确的获得改良建筑废弃物‑膨胀土的永久变形，科学指导其在路基填筑的应用，该模型物理意义明确、结构简单，降低了试验难度。

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，涉及一种干湿循环下改良建筑废弃物-膨胀土永久变形的预估方法。

背景技术

在道路与岩土工程领域，路基的永久变形是研究人员持续关注的热点问题。对于目前常用的半刚性基层路面结构，路基的永久变形对道路结构的稳定性至关重要。与此同时，考虑到路基运营期内的稳定性与耐久性，复杂多变的气候环境对路基变形具有潜在威胁。据气候数据显示，我国南方湘赣等地气候闷热，常年多雨，致使路基逐渐湿化，加之近年来交通量的快速增长，这些因素综合作用使得南方湿热地区路基永久变形持续增加，其整体承载能力显著降低。因此，研究南方湿热地区路基土在长期循环荷载作用下的永久变形具有重要意义。

膨胀土在我国南方湿热地区分布广泛，随着该地区交通基础设施建设的迅猛发展，在筑路材料贫乏地区采用膨胀土作为路基填料难以避免。然而，膨胀土是一种具有裂隙性、胀缩性的典型特殊黏性土，其多裂隙、吸水膨胀、失水收缩等工程特性使得膨胀土路基在车辆荷载的反复作用下易出现不同程度的稳定性衰退，从而给公路使用寿命带来极大危害。国内外学者针对其处治方法多为添加外掺剂(如水泥、生石灰)，但该种改良方法类属于化学改良的范畴，其有效期较短，且对环境存在一定不利影响。同时，随着我国基础设施建设以及城镇化的大力推进，相应产生的建筑废弃物数量正在急剧增长。难以处置的巨量建筑废弃物已严重制约城市的可持续发展，其有效回收、处置、再利用的问题亟待解决。因此，本发明尝试应用建筑废弃物对膨胀土进行改良，并通过表征路基稳定性能的重要指标-永久变形来为改良建筑废弃物-膨胀土在复杂气候-荷载综合作用下的稳定性分析提供有效参考。

通常而言，室内三轴试验是一种普遍认可的测定永久变形的方法。然而，考虑到三轴试验的成本较高，耗时较长，并且需要专业的人员进行操作，我们希望通过一个更精确、快速的方法来获得改良建筑废弃物-膨胀土在不同条件下的永久变形。目前，国内外学者对永久变形的确定通常采用三种方法：第一种是通过经验法确定，但给出的各路基填料永久变形变化范围较大，无法进行定量分析。第二种是建立较为复杂的本构模型来模拟每一个循环过程，这种方法在计算过程中需要记忆每一循环过程所产生的屈服面，计算量很大，在工程中难以普遍推广应用。第三种方法是通过动三轴试验，进而通过Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide(MEPDG)规范中的Tseng模型进行永久变形预估，虽然Tseng模型具有模型参数少、适用范围广等特点，但该模型考虑因素不够全面，忽略了应力状态、物理状态的影响。鉴于此，有必要建立一个简单且有效的改良建筑废弃物-膨胀土的永久变形预估模型。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种干湿循环下改良建筑废弃物-膨胀土永久变形的预估方法，能够便捷、准确的获得改良建筑废弃物-膨胀土的永久变形，科学指导其在路基填筑的应用，解决了现有技术中存在的问题。

本发明实施例所采用的技术方案是，一种干湿循环下改良建筑废弃物-膨胀土永久变形的预估方法，具体按照以下步骤进行：

S1：通过击实试验确定不同建筑废弃物掺入率对应的混合填料最大干密度和最佳含水率；

S2：制备不同建筑废弃物掺入率的混合填料，含水率为最佳含水率，进行干湿循环试验；