路基土非饱和特性及回弹模量预估模型

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1、摘要回弹模量的准确预估和合理取值是完善沥青路面设计参数体系的一项核心内容。对处于特定状态的各类路基土来说，影响其模量值的主要因素是湿度状况和应力水平，且二者存在一定的耦合效应。因此，在进行回弹模量预估时，需要兼顾两者的影响，以提高预估的准确性。然而，现有回弹模量预估本构模型多将二者的影响分离，对于湿度一般通过模型参数或者引入环境影响修正系数予以反映，难以体现路基的实际工作状况。本文针对路基土的非饱和特性，采用基质吸力作为路基湿度的问接表征指标。在不同含水量和压实度条件下对3种典型土组进行回弹模量重复加载三轴试验及基质吸力测试。基于试验结果

2、，系统分析了应力状况和基质吸力对路基土回弹模量的影响，最终建立了可全面考虑应力水平及湿度耦合影响的路基土回弹模量预估模型。论文主要工作和成果如下：(1)引入非饱和土力学理论，采用基质吸力间接表征路基湿度状况，并通过现场实测及资料调研，分析了地下水、wPI(1'200×PI)、TMI指数等参数对路基土基质吸力的影响，提出了相应的预估模型。(2)在不同含水量和压实度条件下制备圆柱体试件，通过重复加载三轴试验测定路基土回弹模量，同时采用滤纸法测定相应情况下的基质吸力；详细分析了基质吸力和应力状态(偏应力、围压、体应力)对路基土回弹模量的影响。(

3、3)采用体应力和偏应力分别考虑侧限力及剪切力的影响，并以基质吸力作为湿度指标，建立了基于非饱和土力学理论的路基土回弹模量预估模型。与已有模型的对比分析表明，本文建立的模型能够较好地表征路基土回弹模量的应力依赖性，并能准确反映湿度的影响。(4)分析提出了预估模型变量与参数的确定方法，通过对试验数据的统计分析得出了预估模型中四参数的统计结果和取值范围，以及采用物性参数确定四参数的经验关系式，从而提供了由物性参数预估路基土回弹模量的一种方法。本文的各项研究成果可供路基土回弹模量的预估与合理取值借鉴参考。关键词：路基土，回弹模量，预估模型，湿度，

4、基质吸力，应力水平，非饱和土力学AbstractABSTRACTTheresilientmodulusofthematerialsusedinvariouspavementlayershasbeenusedextensivelyasanimportantmaterialpropertyinstructm'aldesignofpavement．Thestressandmoisturecontentofthesubgradesoilshavebeenobservedtoexertsignificanteffectsonthemeasuredr

5、esilientmodulus．Charactrizationofmoistureandstressdependentresilientmodulusofsubgradesoilsisademandingandterioustask．Thisdissertationpresentsanewpredictionmodelintakingaccounttheeffectsofboththestressstateandmoisturecontentontheresilientmodulusofsubgradesoilsbasedonthecon

6、ceptofsoilsuction．Themainresearchresultsofthisdissertationareasfollows：(1)Thesuitabilityofusingmatricsuctionasastatevariabletocharacterizeandpredictsubgrademoistureinthemodelforpredictingtheresilientmodulusisvalidated．Onthebasisoftheinfluencefactorsofsubgradematricsuction

7、,matricsuctionpredictivemodelisrespectivelypresented．(2)Thetriaxialtestswereconductedon3subgradesoilscompactedatthreedifferentkindsofmoisturecontents，thatisOMC-3％，OMCandOMC+3％．ThematricsuctionforsoilsweremeasuredusingthefilterpapermethodwimWhatmanNo．42filterpaper．Itisobse

8、rvedthatallincreaseinmatricsuctionandconfiningstressincreasestheresilientmodulus，anincreaseindev