基于基质吸力的粘性路基土动回弹模量预估模型

在研究路基土回弹特性与沥青
［2］
Dragos 等 路面 疲 劳 损 坏 关 系 的 过 程 中 引 入 的，
将其
动态偏应力与回弹或可 定义为瞬时动态脉冲 荷 载 下， 恢复应变的比值 。 目 前， 各国现行沥青路面设计方法 并已成为沥青 大都采用 M R 来 表 征 路 基 的 力 学 特 性， 路面结构厚 度 设 计 的 重 要 参 数 之 一
1018 ；修订日期 ： 20110314 收稿日期 ： 2010基金项目 ： 国家青年科学基 金 项 目 （ 50908176 ） ；浙 江 省 教 育 厅 基金项目（ Y200909200 ） 作者简介 ： 邱 欣 （ 1978-） ， 男， 讲 师， 工 学 博 士， 从事路基路面结 构力学行为及材料性能研究 。 E-mail ： xqiu@ zjnu． cn
第 38 卷 第 3 期 2011 年 5 月
水文地质工程地质 HYDROGEOLOGY ＆ ENGINEERING GEOLOGY
Vol． 38 No． 3 May 2011
基于基质吸力的粘性路基土动回弹模量预估模型研究
邱 （ 1. 浙江师范大学工学院 ， 金华
1 2 3 欣 ， 钱劲松 ， 张世洲
w f ＜ 47 w f ≥ 47
（ 1a ） （ 1b ）
· 50 ·
邱
欣， 等：基于基质吸力的粘性路基土动回弹模量预估模型研究
2011 年
前后两次量测到的试 件 高 度 平 均 值 作 为 试 件 高 度， 来 计算实际的压实度， 同时三轴加载测试后用整个试件 测定实际含水量 。 应力状态的影响在应力加载序列中
321004 ； 2. 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室 ， 上海 3. 辽宁省交通规划设计院 ， 沈阳 110015 ）
201804 ；
百度文库
摘要 ： 为解决非饱和粘性路基土动回弹模量参数取值问 题， 采 用 滤 纸 法 测 定 土 样 基 质 吸 力， 获 取 其 土 水 特 征 曲 线， 并利 用室内重复动三轴测试方法， 进行了动态回弹模量测试， 并探 讨 了 动 回 弹 模 量 的 影 响 因 素 及 其 规 律 ， 进而在考虑含水量 与基质吸力之间对应关系的基础上， 集成创建了综合反映湿度状况（ 基质吸力） 与应力状况（ 围 压 和 循 环 偏 应 力 ） 影 响 的 土水特征曲 线 Fredlund ＆ Xing 模 型 能 够 较 好 地 关 联 非 饱 和 粘 粘性路基土新型动态回弹模量预估模型 。 研究结果表明， 基质吸力和压实度的提高而增大， 随循环偏应力和 性路基土基质吸力与湿度之间的相关关系；回弹模量测试值 随 围 压 、 含水量的增大而减小 。 关键词 ： 回弹模量； 预估模型； 基质吸力； 土水特征曲线 中图分类号 ： U416. 03 文献标识码 ： A 3665 （ 2011 ） 03004905 文章编号 ： 1000-
［3 4］
。 长 期 以 来，
国内外许多学者在深入分析粘性路基土 M R 主 要 影 响 含 水 量、 压实度和应力状况等） 的基 因素（ 土组 类 型 、 建立 了 相 应 的 M R 预 估 模 型 础上，
［5 6］
。但分析认为
现有 M R 预估模型主要以不同形式反映了应 力 状 况 对 M R 的影响， 而对路基 内 湿 度 因 素 的 考 虑 则 有 所 不 同 。 Naji 利用 18 个 现 场 土 样 进 行 了 含 水 量 与 M R 关 系 的 研究， 结果表明 含 水 量 与 M R 之 间 不 具 有 一 一 对 应 关 系， 即在同一含水量下， 可能对应于多个 M R ， 因而不能
［8］
路基土通常位于地下水位以上， 呈非饱和状态， 其不同 于饱和土的本质原因 在 于 基 质 吸 力 的 存 在， 而土水特 性曲线是联系湿度和 吸 力 关 系 的 纽 带， 反映了土中含 水量与基质吸力的 单 值 函 数 关 系
［8］
， 故基质吸力可间
， 研究中采用该法间接测量土中基质吸
力， 其基本原理是在封闭的恒温环境下， 使滤纸的含水
［10］ 、 体现， 试 验 中 加 载 序 列 参 照 AASHTOT292 － 91
［7］ 以含 水 量 为 变 量 来 建 立 M R 的 预 估 模 型 。 事 实 上，
1
1. 1
试验材料与方法
土样基本物性指标 根据我国现 行《公 路 土 工 试 验 规 程 》 中路基土的
分类标准， 代表性粘性路基土 （ 取土地点位于京珠高 速公 路 广 州 － 韶 关 段 k162 处 ） 的 筛 分 曲 线 如 图 1 所 示， 其基本物理性质指标如表 1 所示 。 1. 2 基质吸力测试 鉴于滤纸法具有经济 、 准确 、 操作方便及测量范围 大等优 点
M R ） 这一 路基土动回弹模量 （ Resilience Modulus ， 概念最初是 Seed 等
［1］
接地反映路基土湿度状况对 M R 的影响 。 但 研 究 表 明 现有 M R 研究成果很少对此问题进行系统地 考 虑 与 分 本文一方 面 采 用 滤 纸 法 测 定 粘 性 土 样 在 析 。 基于此， 并建立土水特征曲线模型； 不同含水量下的基质吸力， 另一方面采用室内反 复 动 三 轴 试 验， 测定典型粘性路 基土在不同条件下的 M R 值；进而在全面分析 M R 影响 因素的基础上， 建立综合反 映 路 基 湿 度 （ 基 质 吸 力 ） 及 应力状态 （ 围 压 和 偏 应 力 ） 的 粘 性 路 基 土 M R 预 估 模 型 。 研究结果以期为路面结构设计合理地确定路基模 量参数提供全新的视角 。
再由滤纸校正曲线， 量与土样中的基质吸力保持平衡， 得到 土 样 基 质 吸 力 。 测 试 时 定 量 分 析 滤 纸 型 号 为 WhatmanNO． 42 （ Φ = 5. 5cm ） ， 校正曲线（基质吸力 ψ
［9］ 与滤纸含水率 w f 之间的关系曲线） 如式（ 1 ） ：
log ψ = 4. 945 － 0. 0673 w f log ψ = 2. 909 － 0. 0229 w f