路基土动态回弹模量影响因素分析

式中： Ｍ 一 回弹模 量 （ Ｐ ａ ） ； ０ 一体 应力 ， 即三 向主应 力之和（ Ｐ ａ ） ；
Ｐ ａ 一 大气 压力（ Ｐ ａ ） ； 下 。 一 切应力 （ Ｐ ａ １ ，
图 ３围压 对 回 弹模 量 的影 响
ｔ 。 ＝ √ １ 一 ２ ］ 产 ＋ ２ 一 ３ ） ＋ ３ 一 １ ） ／ ３
导致 回弹模量 的减 小， 造成路 基的早期 破坏 。
关键词 ： 动态 回弹模 量 ； 重复加 载三轴实验 ； 影 响 因素
中图分类 号 ： Ｕ ４ １ ６ ． １ ４ 文献标 识码 ： Ｂ
１ ． 引 言
路面结构 设计涉 及诸多 计算参数 ， 如路 表弯沉 、 结
构 层 厚度 、 结构 层 回弹模 量 等 。路基 回弹模 量 是道 路 结 构设 计 中的 一个重 要 参数 ， 可 以反 映材料 在 单位 荷
４
２ ｏ １ ６ 年第６ 期
欧阳卫锋 ， 刘传奇 ： 路基 土动 态回弹模 量影 响因素分 析
难 以确定 。
律。
考虑 不 同的影 响 因素 ， 可 以建立 不 同 的动 态 回弹
模 量 预估模 型 。如下 式 （ ２ ） 为Ｎ ３ ７ Ａ模 型 ， 该模 型可 以 较 好地 反映 切应力 和体应 力 的影响 ， 最终 收录在 Ａ Ａ Ｓ — Ｈ Ｔ Ｏ ２ ０ ０ ２中 。美 国国家 公 路 联 合研 究计 划 （ Ｎ Ｃ Ｈ Ｒ Ｐ ） 同样推荐 该模型作 为路基 土动态模量 预估模 型。
路基土动态回弹模量影响 因素分析
欧阳卫锋 ， 刘传 奇
（ 新 疆 交通 科 学研 究 院 ， 乌鲁 木 齐 ８ ３ ０ ０ ０ ０ ）
摘
要： 路基 土是一 种不 均 匀的非 线性材料 ， 在反复 行车荷 载作 用下 ， 不 同作 用点位 处的 回弹模量 具有较 大的 差异 ， 回弹模 量
具有 明显 的应 力依 赖性 ， 路 基红黏 土 动 态回弹模 量随 着 围压 的增加 而增加 ， 随 着偏应 力的增 加 而减小 ； 路 基 土材 料 动 态回弹 模 量 随着含水 率的增加 而减 小 ， 随着压 实度的增加 而增 加。施 工期 间压 实度 的不足 ， 运 营期 间路 基 土平衡含 水量 的增加都 将
Ｒ
（ １ ）
式中： Ｍ 一 回弹模量 （ Ｐ ａ ） ；
一
位 的正上方 时 ， 剪 应力 为零 ， 驶 离计 算点 位 的过 程 中 ，
剪 应力达 到反 向最大值后 在减小 至零 。 由于路 基土 回
轴 向重复应 力峰值 ， 即主应力 差 （ Ｐ ａ ） ；
ｓ ． 一 轴 向回弹应变峰值 。
Ｍ Ｒ＝ ｋ ｉ ｐ￣
３ ． １ 围压 的影 响
如图３ 所示是 ９ ３ ％的 压实 度 ， 在 最 佳含 水 率状 况
下 回弹模 量随着 围压的变 化规 律 。
（ ＋ ）
围堆（ ｋ Ｐ ａ ） 十 偏应力ｌ Ｏ ｋ Ｐ ａ ｔ 偏应力２ ０ ｋ Ｐ ａ 十 偏应力３ ０ ｋ Ｐ ａ ＋ 偏应力４ ０ ｋ Ｐ ａ
反 映路基真 实的受力状 态 。
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载
一
一 。 ｝ 寸 ０ ３ ｏ ｌ
－
竖向应力
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ｒ —＼
水 平应力
时 间 应 力
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Ｕ
－
图 ２移 动 荷 载 作 用 下 作 用 点 处 的 受 力 变 化
载 下抵抗 变形 的能力 。
２ ． 动荷载 作用下 路基 土材料 的动 力响应
路基 作 为道 路 的基 础 ， 不仅 要 承受 上部 结 构层 的 重力 和本 身 的 自重 ， 还 承 受着路 面 动态 的行 车荷 载作 用 。在 动态荷 载 作用 下 ， 路基 土 的 回弹特性 区别于 静
的 回弹模 量 。
通过 对 比分 析可 以看 出 ， 随着 围压 的增 大 ， 回弹模 量 不断增 大 。在偏应 力为 １ ０ ｋ Ｐ ａ 时， 随着 围压 的增 大 ， 回弹模量 的增 长率有 变大 的趋势 。其他三 组的变化趋 势基 本上是 ， 随着 围压 的增加 ， 回弹模量表 现为线性增 加 。说 明在偏应 力 比较 低时 ， 回弹模 量受围压的影 响更 大， 随着偏应 力的增 大 ， 回弹模量 受 围压 的影 响显著性 略 有下降 。偏应力 由 １ ０ ｋ Ｐ ａ 上升 为 ２ ０ ｋ Ｐ ａ 时， 回弹模量
弹模 量存 在这 种应 力依 赖性 关 系 ， 致使模 量 设计 取值
收 稿 时期 ： ２ ０ １ ６ － １ ２ — １ ６ 作 者 简介 ： 欧 阳卫 锋 （ １ ９ ９ ０ 一 ） ， 男， 汉族 ， 河 南 安 阳市 人 ， 硕 士研 究 生 ， 主要 从 事公 路 工 程勘 察 设 计 工作 。
态性 能 。考 虑动荷载 作用 的回弹模量 可 以更 加客 观的
合 理 测定 回弹模量 的大小 ， 能 够 为路基 设 计提 供 有 利 的支撑 。 图 １ 为重复加 载三 轴试 验的加 载波形 和 回弹特性 曲线 ， 加 载波形 为间 断的正弦波 ， 材料在 荷载 作 用下 总体 变形越来 越小 ， 表现 出稳 定 的回弹应变 。
由模 型可知 主应力对 路基土 动态 回弹模量取 值有 较 大影 响 。研 究 不 同应力状 态 一 ≈ 曼 删 器回 下 的路基 土 回弹模 量 ， 可 以分 析各 因素对 回弹模量 的影 响规 律 ， 有 助于进 一 步 确定模 型 中 的待定 参数 ， 进 而可 以预估 不 同状 态下
在 行 车荷 载 的反复 作 用下 ， 路 基 土不 同位 置 的应
图１ 动 三轴 试 验与 路 基 土 回弹特 性
在反 复的荷 载作用下 ， 变形趋 于稳定 时 ， 重 复荷载 应力 与 回弹应 变的 比值 为 回弹模 量 ， 如式 （ １ ） 所示 ：
：
力 状态有 较大 的 区别 。如图 ２ 所示 ， 沿 着水平 方 向 ， 当 行 车荷 载靠 近 计算 点位 时 ， 竖 向应力 和水 平 应力 逐渐 增 大至 峰值 ， 车辆 荷载驶 过计算 点位后 ， 竖 向应 力和水 平 应力逐 渐减小 ， 而剪应 力 的变化情况 则有所 不 同 ， 在 驶 近计算 点的过程 中 ， 剪应力 先增大后 减小 ， 在 计算 点