建筑固废-红黏土混合路基填料永久变形预估模型及建模、预估方法技术

本发明专利技术公开了一种建筑固废

【技术实现步骤摘要】
建筑固废
‑
红黏土混合路基填料永久变形预估模型及建模、预估方法


[0001]本专利技术属于道路工程
，涉及一种建筑固废
‑
红黏土混合路基填料永久变形预估模型及建模、预估方法。

技术介绍

[0002]红黏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红黏土作为路基填料难以避免。然而，红黏土是一种典型高塑性、高分散性的非饱和黏土，其多裂隙、吸水膨胀、失水收缩等工程特性使得红黏土路基在湿热环境与车辆动荷载的综合作用下易出现较大变形，甚至发生整体失稳破坏。因此，为保障红黏土路基在运营期内的稳定性与耐久性，国内外学者对其处治方法开展了许多研究。其中目前工程中常见处置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。另一方面，随着我国基础设施建设以及城镇化的大力推进，相应产生的建筑固废物数量正在急剧增长，难以处置的巨量建筑固废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。
[0003]永久变形作为表征路基变形和稳定性的重要力学指标，科学评价建筑固废
‑
红黏土混合填料在干湿循环条件下的永久变形特性具有重要意义。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无法更精确、快速的来获得建筑固废
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红黏土混合填料在干湿循环条件下的永久变形。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
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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，忽略了干湿循环、应力变量及状态变量的影响。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术实施例提供一种建筑固废
‑
红黏土混合路基填料永久变形预估模型及建模、预估方法，以解决目前化学改良红黏土路基稳定性的方法有效期较短、对环境存在不利影响的问题，以及目前无法更精确、快速的确定路基永久变形的问题。
[0005]本专利技术实施例所采用的技术方案是，建筑固废
‑
红黏土混合路基填料永久变形预估模型，为综合考虑应力
‑
应变关系、物理状态、循环加载次数的永久变形预估模型，如下式所示：
[0006][0007]其中，(ε
p
)0为0次干湿循环的永久变形，N
load
为循环加载次数，σ1为大主应力，σ3为小主应力，M
R
为回弹模量，大主应力σ1、小主应力σ3和回弹模量M
R
为应力
‑
应变关系；R
d
为密度比，R
w
为湿度比，CBR为CBR值，密度比R
d
、湿度比R
w
和CBR为物理状态；α1、α2、α3、α4、α5为模型参数。
[0008]本专利技术实施例所采用的第二技术方案是，建筑固废
‑
红黏土混合路基填料永久变形预估模型，为综合考虑应力
‑
应变关系、物理状态、循环加载次数和建筑固废物掺入率的永久变形预估模型，如下式所示：
[0009][0010]其中，(ε
p
)0为0次干湿循环的永久变形，N
load
为循环加载次数，λ
CDW
为建筑固废物掺入率，σ1为大主应力，σ3为小主应力，M
R
为回弹模量，大主应力σ1、小主应力σ3和回弹模量M
R
为应力
‑
应变关系；R
d
为密度比，R
w
为湿度比，CBR为CBR值，密度比R
d
、湿度比R
w
和CBR为物理状态；α1、α2、α3、α4、α5、b1、b2、b3、b4为模型参数。
[0011]本专利技术实施例所采用的第三技术方案是，建筑固废
‑
红黏土混合路基填料永久变形预估模型，为综合考虑应力
‑
应变关系、物理状态、循环加载次数、弹变增量、干湿循环次数的永久变形预估模型，如下式所示：
[0012][0013]其中，(ε
p
)
i
为第i次干湿循环下的永久变形，N
DW
为干湿循环次数，N
load
为循环加载次数，λ
CDW
为建筑固废物掺入率；σ1为大主应力，σ3为小主应力，M
R
为回弹模量，大主应力σ1、小主应力σ3和回弹模量M
R
为应力
‑
应变关系；R
d
为密度比，R
w
为湿度比，CBR为CBR值，密度比R
d
、湿度比R
w
和CBR为物理状态；α1、α2、α3、α4、α5、b1、b2、b3、b4、c1、c2、c3、d1、d2、d3、d4、d5为模型参数。
[0014]进一步的，α1＝0.187，α2＝0.213，α3＝0.317，α4＝16.477，α5＝0.037。
[0015]进一步的，b1＝0.002，b2＝0.187，b3＝0.187，b4＝0.037。
[0016]进一步的，c1＝0.318，c2＝
‑
0.011，c3＝
‑
0.507；d1＝2.659，d2＝
‑
0.396，d3＝
‑
0.126，d4＝1.626，d5＝
‑
0.879。
[0017]本专利技术实施例所采用的第四技术方案是，如上所述的综合考虑应力
‑
应变关系、物理状态、循环加载次数的建筑固废
‑
红黏土混合路基填料永久变形预估模型的建模方法，按照以下步骤进行：
[0018]通过击实试验、加州承载比试验确定建筑固废
‑
红黏土混合填料的最大干密度、最佳含水率和CBR值；
[0019]制备建筑固废
‑
红黏土试样并进行三轴试验，测定其回弹模量和永久变形，并分析试样在不同循环加载次数下的回弹模量和永久变形特性；
[0020]基于击实试验、加州承载比试验以及三轴试验的试验结果，建立综合考虑应力
‑
应变关系、物理状态、循环加载次数的永久变形预估模型。
[0021]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.建筑固废
‑
红黏土混合路基填料永久变形预估模型，其特征在于，为综合考虑应力
‑
应变关系、物理状态、循环加载次数的永久变形预估模型，如下式所示：其中，(ε
p
)0为0次干湿循环的永久变形，N
load
为循环加载次数，σ1为大主应力，σ3为小主应力，M
R
为回弹模量，大主应力σ1、小主应力σ3和回弹模量M
R
为应力
‑
应变关系；R
d
为密度比，R
w
为湿度比，CBR为CBR值，密度比R
d
、湿度比R
w
和CBR为物理状态；α1、α2、α3、α4、α5为模型参数。2.建筑固废
‑
红黏土混合路基填料永久变形预估模型，其特征在于，为综合考虑应力
‑
应变关系、物理状态、循环加载次数和建筑固废物掺入率的永久变形预估模型，如下式所示：其中，(ε
p
)0为0次干湿循环的永久变形，N
load
为循环加载次数，λ
CDW
为建筑固废物掺入率，σ1为大主应力，σ3为小主应力，M
R
为回弹模量，大主应力σ1、小主应力σ3和回弹模量M
R
为应力
‑
应变关系；R
d
为密度比，R
w
为湿度比，CBR为CBR值，密度比R
d
、湿度比R
w
和CBR为物理状态；α1、α2、α3、α4、α5、b1、b2、b3、b4为模型参数。3.建筑固废
‑
红黏土混合路基填料永久变形预估模型，其特征在于，为综合考虑应力
‑
应变关系、物理状态、循环加载次数、弹变增量、干湿循环次数的永久变形预估模型，如下式所示：其中，(ε
p
)
i
为第i次干湿循环下的永久变形，N
DW
为干湿循环次数，N
load
为循环加载次数，λ
CDW
为建筑固废物掺入率；σ1为大主应力，σ3为小主应力，M
R
为回弹模量，大主应力σ1、小主应力σ3和回弹模量M
R
为应力
‑
应变关系；R
d
为密度比，R
w
为湿度比，CBR为CBR值，密度比R
d
、湿度比R
w
和CBR为物理状态；α1、α2、α3、α4、α5、b1、b2、b3、b4、c1、c2、c3、d1、d2、d3、d4、d5为模型参数。4.根据权利要求1～3任一项所述的建筑固废
‑
红黏土混合路基填料永久变形预估模型，其特征在于，α1＝0.187，α2＝0.213，α3＝0.317，α4＝16.477，α5＝0.037。5.根据权利要求2或3所述的建筑固废
‑
红黏土混合路基填料永久变形预估模型，其特征在于，b1＝0.002，b2＝0.187，b3＝0.187，b4＝0.037。6.根据权利要求3所述的建筑固废
‑
红黏土混合路基填料永久变形预估模型，其特征在于，c1＝0.318，c2＝
‑
0.011，c3＝
‑
0.507；d1＝2.659，d2＝
‑
0.396，d3＝
‑
0.126，d4＝1.626，d5＝
‑
0.879。7.如权利要求1所述的建筑固废
‑
红黏土混合路基填料永久变形预估模型的建模方法，其特征在于，按照以下步骤进行：通过击实试验、加州承载比试验确定建筑固废
‑
红黏土混合填料的最大干密度、最佳含水率和CBR值；
制备建筑固废
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红黏土试样并进行三轴试验，测定其回弹模量和永久变形，并分析试样在不同循环加载次数下的回弹模量和永久变形特...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚永胜，李崛，汪雷，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：