一種級配碎石cbr數值試驗方法
2023-07-25 03:43:26
專利名稱：一種級配碎石cbr數值試驗方法
技術領域：
本發明屬於交通土建工程領域，涉及一種級配碎石CBR數值試驗方法，所述的CBR 是指加州承載比。本發明基於PFC2d軟體平臺，可快速、準確地預測級配碎石CBR規律，縮短研究周期，降低級配碎石研究與材料優化成本。
背景技術：
級配碎石屬典型道路基層材料，通常採用CBR指標評價其強度並進行材料組成設計。級配碎石CBR室內試驗方法的基本原理及步驟如下(1)按最大幹密度和最佳含水量製備試件；( 將一定質量的荷載板置於試件頂部並按規定要求泡水；C3)對泡水後的試件進行貫入試驗；(4)整理計算貫入試驗結果得到CBR值。目前，未見有級配碎石CBR數值試驗方法的報導。申請人:分析上述級配碎石CBR室內試驗方法，存在如下缺陷(1)只有通過反覆大量的進行CBR室內試驗，才有可能深入揭示集料、集料級配與級配碎石CBR之間規律，並實現級配碎石材料的優化設計，這致使級配碎石材料設計周期長、成本高；( 很難測出荷載作用下級配碎石的內部物質運移和應力應變特徵。
發明內容
針對上述現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種級配碎石CBR數值試驗方法。該方法可快速、準確地預測級配碎石CBR規律。為實現上述任務，本發明採取以下技術方案得以實現一種級配碎石CBR數值試驗方法，其特徵在於，按照以下步驟進行1)物理模型的構建(I)CBR試件的模擬①基本參數的測試測定碎石密度，確定礦料級配及其最大幹密度和最佳含水量；②試模的模擬利用PFC2d內置命令「wall」生成兩片長度為H的豎直牆體和一片長度為D的水平牆體組成開口向上的半封閉矩形以模擬試模；③級配碎石的生成根據碎石密度、壓實度、試件尺寸、礦料級配和最大幹密度計算第i種規格集料的二維映射面積Si,見式(1)。利用PFCai內置命令「ball」在模擬試模中生成顆粒，並使之符合第i種規格集料的粒徑要求。當生成顆粒的總面積達到Si時，停止顆粒生成；
權利要求
1. 一種級配碎石CBR數值試驗方法，其特徵在於，按照以下步驟進行 1)物理模型的構建 (I)CBR試件的模擬①基本參數的測試測定碎石密度，確定礦料級配及其最大幹密度和最佳含水量；②試模的模擬利用PFC2d內置命令「wall」生成兩片長度為//的豎直牆體和一片長度為々的水平牆體組成開口向上的半封閉矩形以模擬試模；③級配碎石的生成根據碎石密度、壓實度、試件尺寸、礦料級配和最大幹密度按式(1)計算出第i種規格集料的二維映射面積A；利用PFC2d內置命令「ball」在模擬試模中生成顆粒，並使之符合第i種規格集料的粒徑要求，當生成顆粒的總面積達到&時，停止顆粒生成；式中最大幹密度，g/cm3 ； d 試件直徑，cm ； h 試件高度，cm ； f 壓實度，％;Pi 第i種規格集料的分計篩餘百分率，i為大於0的自然數； P i 第i種規格集料的密度，g/cm3, 為大於0的自然數； 按上述方法依次生成各規格集料顆粒； ④模擬試件的生成利用PFC2d內置命令「wall」生成長度為々的模擬壓板，壓板以速度K豎直向下推動模擬試模內的集料顆粒，直至運算步數達到《為止； 按下式(2)計算式中-M 運算步數，step ； L 模擬壓板移動距離，cm ； 「:模擬壓板移動速度((^/8); dt 時間步長，s/step ； H 試模高度，cm ； h 試件高度，cm ； (2) CBR壓頭和荷載板的模擬 ①壓頭的模擬利用PFC2d內置命令「wall」生成兩片長度不限的豎直牆體和一片長度為5cm的水平牆體組成開口向上的半封閉矩形以模擬CBR數值試驗的壓頭； ②荷載板的模擬利用PFC2d內置命令「wall」生成兩片長度為/的水平牆體模擬CBR數值試驗的荷載板；7按下式(3)計算式中必試模內徑，cm;2)力學模型的構建①接觸模型的選取採用Hertz模型和滑動模型描述級配碎石的顆粒性結構特徵和非線性力學特性； 其中，Hertz模型通過泊松比「、剪切模量G定義，滑動模型通過摩擦係數//定義；②微力學參數的輸入利用PFC2d內置命令「prop」賦予級配碎石物理模型以微力學參數，包括泊松比κ、剪切模量仏摩擦係數#；微力學參數通過級配碎石CBR室內試驗結果反算獲取；3)CBR試驗加載過程的模擬與結果整理①CBR試驗加載過程的模擬模擬壓頭以恆定的速度壓入級配碎石模擬試件中，記錄每個計算時步內模擬壓頭的位移和接觸力，並整理得到壓頭貫入力 貫入量的關係曲線；②結果整理從貫入力 貫入量曲線中讀取貫入量為2. 5mm時所對應的貫入力，按式(4)計算級配碎石CBR值BR= xlQO(4)式中:p2.5 壓頭貫入量為2. 5mm時所對應的貫入力，KPa。
全文摘要
本發明公開了一種級配碎石CBR數值試驗方法，通過建立物理模型和力學模型，進行級配碎石CBR試驗的模擬，包括基本參數的測試，CBR試模、試件、荷載板和CBR壓頭等的模擬生成，賦予物理模型微力學參數，CBR試驗加載過程的模擬，模擬結果整理得到壓頭貫入量與貫入力的關係曲線，通過貫入量與貫入力的關係曲線獲取貫入量為2.5mm時所對應的貫入力。該方法可快速準確地預測級配碎石CBR值、再現級配碎石應力~應變的變化規律。
文檔編號G01N3/40GK102230870SQ20111008752
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月8日 優先權日2011年4月8日
發明者任皎龍, 劉延金, 徐寅善, 李思超, 李頔, 蔣應軍, 馬慶偉 申請人:長安大學