基于堆積理論的球形輕質(zhì)材料路基設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、路基不僅是道路的結(jié)構(gòu)支撐物，而且是道路的主要承重體。它不僅承受自身和路面結(jié)構(gòu)的自重，而且還承擔(dān)著從路面?zhèn)鬟f下來的車輛荷載。因此堅(jiān)固而又穩(wěn)定的路基為路面結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期承受汽車荷載提供了重要保證。但是，工程中常見的問題如路基不均勻沉降、軟土地基等嚴(yán)重影響了道路的使用性能，因此尋找一種高效、穩(wěn)定的路基填筑技術(shù)顯得至關(guān)重要。球形輕質(zhì)材料路基填筑技術(shù)是一種新型、快速、穩(wěn)定、輕質(zhì)、環(huán)保的路基填筑技術(shù)，已經(jīng)在城市道路的快速搶修工作中得到了初步應(yīng)用，并取得了

2、良好的效果，但球形輕質(zhì)材料應(yīng)用于公路路基上的研究尚未開展，而且在理論上仍缺少系統(tǒng)的研究。因此，文章將開展球形輕質(zhì)材料路基設(shè)計(jì)方法研究，研究球形輕質(zhì)材料堆積時(shí)的力學(xué)響應(yīng)以及應(yīng)力傳遞，分析其穩(wěn)定性，并提出適合于球形輕質(zhì)路基的邊坡形式，主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　首先，通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，從泡沫輕質(zhì)土的制作原理出發(fā)，對(duì)泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)研究。在前人已有的泡沫混凝土配合比設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，以水泥和泡沫為基本混合料，再向其中摻入

3、一定量粉煤灰和礦粉進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)研究，分析不同材料摻量對(duì)泡沫輕質(zhì)土強(qiáng)度的影響，并利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行多因素配合比設(shè)計(jì)分析，得出最佳配合比為水料比0.45，粉煤灰摻量20％，礦粉摻量10%，泡沫摻量4%。
　　其次，根據(jù)球形輕質(zhì)材料的特性以及接觸方式的特點(diǎn)，探討了離散元顆粒流程序中的接觸本構(gòu)模型以及微觀與宏觀參數(shù)之間的關(guān)系，結(jié)合球形輕質(zhì)材料室內(nèi)力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果，確定離散元模擬時(shí)所需的各類參數(shù)以及接觸模型。
　　再次，采用離

4、散元顆粒流程序，基于堆積理論對(duì)球形輕質(zhì)材料不同排列組合形式進(jìn)行數(shù)值模擬，并對(duì)球形輕質(zhì)材料路基不同深度下的應(yīng)力分布進(jìn)行分析，從力鏈分布和接觸力的角度分析球形輕質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)中應(yīng)力傳遞路徑。通過室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試單排球形輕質(zhì)材料規(guī)則排列下的接觸力，與模擬結(jié)果基本吻合。
　　最后，通過離散單元法模擬，分析球形輕質(zhì)材料路基的側(cè)向力分布以及不同寬度土坡的側(cè)向力分布，確定能夠約束球形輕質(zhì)材料路基的土坡寬度，并進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算。根據(jù)不同路基高度的邊坡