级配碎石回弹模量三轴试验分析

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1、级配碎石回弹模量三轴试验分析【摘要】回弹模量（ResilientModuli）是表征级配碎石强度的重要力学指标，也是路面设计中必不可少的材料参数。级配碎石作为一种松散粒料，其材料种类、级配、密实度、含水量及所受应力状态都会对其回弹模量产生影响，其中应力状态的影响最大。　　【关键词】回弹模量;三轴试验;静回弹模量;动回弹模量　　Gradedgravelresilientmodulustriaxialtestanalysis　　DingYong-sheng1,TianZe-yu2　　(1.oduligradedgravelto

2、characterizethemechanicalstrengthoftheimportantindicators,butalsoanessentialmaterialinthepavementdesignparameters.Gradedcrushedstoneasalooseaggregate,thematerialtype,sizedistribution,density,pactonitsmodulus,ost.　　【Keyodulus;dynamicmodulus　　　　级配碎石弹性模量具有依赖应力状态而变的非线性，

3、随第一应力不变量增大而增大，呈指数关系（见下式1），所以，研究级配碎石的回弹模量必须考虑其应力环境的影响。　　E=K1k2（1）　　其中：E——级配碎石回弹模量（MPa）；　　——第一应力不变量=σ12σ3（MPa）；　　K1、K2——回弹系数。　　经查，何兆益在其博士论文中，分别进行了级配碎石的静三轴和动三轴试验，研究了各因素对级配碎石模量的影响规律，并根据试验结果得出了式1中K1、K2的取值范围。其试验级配采用最大粒径分别为30mm和40mm，级配按富勒级配公式n取0.45确定。两种级配组成如下

4、表所示：　　室内重型击实试验求得Ⅰ型级配最大干密度为2.4g/cm3,最佳含水量4.0％，Ⅱ型级配最大干密度为2.33g/cm3,最佳含水量4.6％。　　1.动三轴试验　　三轴试验是研究土工材料力学性能的常用试验，试件在压力室中受围压σ3和竖向应力σ1作用，通过试件在不同应力状况下的变形可求得其回弹模量值。由于级配碎石材料的力学性能具有随应力环境而变的非线性，必须考虑受力环境对其回弹模量的影响，因此，常用三轴试验对级配碎石进行研究。　　三轴试验根据加载方式不同分为动三轴试验和静三轴试验。动三轴试验能施加不同波形和频率的

5、荷载，可以考虑加载时间等对其力学性能的影响，从而模拟复杂的应力情况。　　动三轴试验采用进口S3D中型伺服动三轴仪，试件尺寸为直径（）100mm×高（H）210mm。对试件施加半正弦矢波脉冲动偏应力,加载频率为1Hz。侧向压力分别按20、40、60、80、100、150KPa等6个阶段施加，重复动偏应力σd按σd/σ3为1，2，3，4，5等5个动应力水平施加。　　对于不同试样，按前述试验方法，应力施加序列，实测并按下式计算不同应力状态下回弹模量：　　Mr=σdεr（2）　　式中：Mr－动回弹模量；　　σd－反复

6、作用的动偏应力（σd=σ1-σ3）；　　εr－稳定的瞬时回弹应变；　　在不同应力状态下，按Mr=K1k2模型回归试验结果，其成果列于表2。　　注：Mr单位为KPa　　试验结果表明：对于优质轧制石灰岩密级配碎石K1=16939～31925，而K2=0.40～0.53，平均值K1=24432，K2＝0.47。　　2.静三轴试验　　静三轴试验按一定模式施加静载，试样在压力室中受围压σ3和竖向应力σ1作用，级配碎石的回弹模量E为：　　E=σ1-σ3εr（3）　　其中：σ1——竖向最大主应力（

7、MPa）；　　σ3——侧向压力（MPa）；　　εr——回弹模量；　　2.1加载模式。　　静三轴试验所用试样尺寸为直径（）100mm×高（H）200mm，施加应力σ3仍为5个阶段，每阶段施加应力σd/σ3为2，3，4，5，6等五级，如下表3所示：　　2.2静三轴试验结果。　　不同应力状态下测试结果仍按模型回归，实测回归得九组静态回弹模量K1，K2值如表4，试件含水量分别为3％、5％、7％，密实度95～100％。　　静回弹模量所测结果K1＝2207～9402，K2＝0.453～0.642，若去掉数据偏离较大之试

8、样3，则K1＝3597～9402，K2＝0.453～0.584，K1＝6499，K2＝0.519。　　3.试验结果分析　　3.1级配碎石材料回弹模量系数的取值。　　从动三轴和静三轴试验结果来看，静三轴的K1值比动三轴的要小的多，K2值比较接近，静三轴结果的离散性比