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季冻区级配碎石缓冲路基差异变形机制研究
| 论文题名： | 季冻区级配碎石缓冲路基差异变形机制研究 |
| 关键词： | 季节性冻土地区;公路路基;级配碎石;缓冲变形能力;休止角;摩擦系数;压实度均 |
| 摘要： | 目前，国内逐渐尝试用级配碎石作为路面结构的基层，但是级配碎石缓冲变形能力尚不清晰。本文针对级配碎石层冻胀和不均匀沉降两类典型病害，研究级配碎石的基本物理力学性质及其对休止角、California Bearing Ratio（CBR）、级配碎石缓冲冻胀和不均匀沉降的影响规律，建立碎石颗粒的基本性质与休止角、CBR、缓冲变形能力的关系。最终通过碎石的休止角和CBR综合评估其缓冲变形的能力。 首先，开展级配碎石休止角试验测试级配碎石静摩擦系数，并研究了粒径、级配和压实度对级配碎石静摩擦系数的影响规律。其次，利用三维离散元计算软件确定适宜的碎石颗粒滚动摩擦系数。再次，在EDEM中开展级配碎石CBR数值模拟并分析摩擦系数、粒径、级配、压实度等因素对级配碎石CBR的影响。最后，结合休止角和CBR试验和数值模拟研究结果，针对级配碎石冻胀和沉降两种病害，设计级配碎石基层缓冲差异变形空间效应试验，开发空间效应测量装置，设计碎石和空间变形装置的变量，研究病害发生时碎石表面位移扰动区域和抵抗变形能力的变化，并研究试验材料参数和模具等因素对级配碎石缓冲变形的影响。 分析试验和模拟结果得知，休止角、CBR与摩擦系数、压实度均呈正比例关系；级配设计合理，比如骨架嵌挤结构，碎石骨架的支撑能力比较强，休止角、CBR的实测和模拟结果将越大；在适宜的含水率下级配碎石休止角和CBR大于其他含水率。级配碎石基层底部变形区域大，级配碎石需要更大的缓冲区域和深度缓冲变形；级配碎石底部变形越尖锐，缓冲冻胀变形效果越明显。适宜的含水率、压实度以及密实且骨架稳定的级配可以提高级配碎石缓冲变形能力，当级配碎石休止角测试结果大时，CBR的计算结果也会偏大，级配碎石通过“释放”压实度或者破坏碎石骨架结构实现缓冲变形；当休止角试验结果偏小时，CBR的计算结果也不会很理想，此时级配碎石主要通过“流动性”实现缓冲变形。本研究通过研究级配碎石的休止角、CBR、缓冲变形能力，为设计缓冲变形能力强的级配碎石基层提供了理论依据和实践指导。 |
| 作者： | 张建 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 周长俊;权磊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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