路基頂面回彈模量確定的新方法

路基頂面回彈模量確定的新方法——學(xué)習(xí)新的《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》征求意見(jiàn)稿筆記

吳祖德（常州市建設(shè)工程施工圖設(shè)計(jì)審查中心，江蘇常州213002）內(nèi)容提要新的《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》征求意見(jiàn)稿，對(duì)路基頂面回彈模量值的確定，改變了現(xiàn)有規(guī)范采用的方法，提出了新方法。本文詳細(xì)介紹了新的規(guī)范征求意見(jiàn)稿中，對(duì)路基頂面回彈模量值的確定方法，并與現(xiàn)規(guī)范的方法進(jìn)行比較，供技術(shù)人員在學(xué)習(xí)中參考。關(guān)鍵詞征求意見(jiàn)稿路基頂面回彈模量的確定0前言路基土的回彈模量是瀝青路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)分析的重要參數(shù)之一。現(xiàn)規(guī)范與新規(guī)范征求意見(jiàn)稿對(duì)路基頂面回彈模量的要求、測(cè)試及有關(guān)規(guī)定的區(qū)別，列表如下：表1 現(xiàn)規(guī)范與新規(guī)范征求意見(jiàn)稿對(duì)路基頂面回彈模量的要求、測(cè)試及有關(guān)規(guī)定的區(qū)別序號(hào)項(xiàng)目名稱現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定新規(guī)范征求意見(jiàn)稿規(guī)定1路床頂面回彈模量值要求一般最低要求30MPa，對(duì)于重交通、特重交通最低要求40MPa（交通荷載等級(jí)極重特重中等、重輕交通回彈模量不小于MPa1209060402回彈模量測(cè)試方法采用室內(nèi)小型承載板、現(xiàn)場(chǎng)承載板或路表彎沉值反算。以三軸試驗(yàn)測(cè)試路基土的回彈模量（得到的回彈模量值約為原規(guī)范2?3倍。3采用何狀態(tài)的濕度所確定的土基回彈模量米用最不利季節(jié)路基的濕度時(shí)的回彈模量值。根據(jù)路床頂面80cm范圍內(nèi)土層的平均稠度和不同土質(zhì)，確定路基干濕狀態(tài)。也可根據(jù)公路自然區(qū)劃等以及路床表面距地下水位或地表積水水位的高度確定土基的干濕類型。米用路基工作區(qū)范圍內(nèi)，路基平衡狀態(tài)濕度時(shí)的回彈模量值。由于平衡狀態(tài)的濕度比最不利季節(jié)的濕度低，故平衡狀態(tài)的回彈模量比最不利季節(jié)時(shí)的高（綜合以上原因，從數(shù)字上提高了路基回彈模量的要求值。1三軸試驗(yàn)測(cè)試路基土的回彈模量路基土回彈模量主要受其應(yīng)力狀況、物理狀況（含水量與密實(shí)度）和材料性質(zhì)三方面的因素的影響。對(duì)于處于特定狀態(tài)（一定含水量和密實(shí)度值）的各類路基土來(lái)說(shuō)，影響其模量的主要因素便是應(yīng)力狀況。在不同的交通等級(jí)下，以及不同的路面類型和結(jié)構(gòu)組合中，路基土的應(yīng)力狀況是不相同的，故其模量值也是不一樣的。因而，路基土的模量參數(shù)的測(cè)試方法和指標(biāo)值取用，一方面要遵循反映材料基本特性的要求，另一方面則要與結(jié)構(gòu)應(yīng)力一應(yīng)變分析時(shí)所選用的方法和條件相一致。我國(guó)現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范中，采用“室內(nèi)試驗(yàn)法（小承載板法）”及“現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法（承載板法或貝克曼梁法）”來(lái)確定路基模量，而室內(nèi)小承載板試驗(yàn)中試件的受力狀況與現(xiàn)場(chǎng)路基上的應(yīng)力狀況并不一致，并且這種測(cè)試方法僅適用于靜態(tài)模量標(biāo)定，這些都影響了路基回彈模量取值的科學(xué)性和合理性。所以經(jīng)過(guò)對(duì)我國(guó)各種路面結(jié)構(gòu)中路基土的受力水平進(jìn)行分析，制定出了更加合理的室內(nèi)三軸重復(fù)加載測(cè)試回彈模量的方法與取值標(biāo)準(zhǔn)。（注:①可參閱附后的“粒料與路基土室內(nèi)回彈模量試驗(yàn)測(cè)試方法草案”;②該試驗(yàn)方法：對(duì)圓柱體試件施加一個(gè)固定幅度、加載試件（路基-0.2s，粒料基層/底基層一0.1s）和循環(huán)周期（一般取1.0s）的軸向重復(fù)荷載（試驗(yàn)時(shí)，試件承受動(dòng)循環(huán)軸向應(yīng)力和三軸室提供的靜側(cè)壓力，通過(guò)測(cè)量其軸向總回彈變形響應(yīng)來(lái)計(jì)算回彈模量；③該方法所用試驗(yàn)條件是對(duì)移動(dòng)輪載作用下柔性路面中粒料層及路基物理狀態(tài)（如密度、含水量）和應(yīng)力狀態(tài)（可能的代表性應(yīng)力范圍）的近似模擬?；貜椖Ａ繙y(cè)試過(guò)程中施加于試件的應(yīng)力水平應(yīng)根據(jù)其在路面結(jié)構(gòu)中所處的位置決定，即對(duì)于基層/底基層材料應(yīng)采用不同于路基土的應(yīng)力水平；④回彈模量一未處治材料的回彈模量是施加于試件的軸向重復(fù)偏應(yīng)力峰值與試件軸向回彈應(yīng)變峰值之比）2路基平衡狀態(tài)濕度時(shí)的回彈模量值現(xiàn)行規(guī)范中采用最不利季節(jié)測(cè)定的土基回彈模量值作為土基強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值，即在土基回彈模量取值的過(guò)程中沒(méi)有考慮一年中含水量變化對(duì)土基強(qiáng)度的影響。這種影響是不能忽略不計(jì)的，因?yàn)椴捎米畈焕竟?jié)的土基回彈模量值時(shí)，從偏安全的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)的，但對(duì)于瀝青混凝土路面往往會(huì)造成路面偏厚的現(xiàn)象，而實(shí)際土基回彈模量在要求的壓實(shí)度條件下往往超過(guò)設(shè)計(jì)值，自然會(huì)造成資金浪費(fèi)……。所謂路基平衡濕度，是指公路通車后一段時(shí)間后，路基濕度在地下水、大氣降雨與蒸發(fā)等因素作用下達(dá)到平衡的狀態(tài)，濕度相對(duì)穩(wěn)定，此時(shí)的濕度定義為路基平衡濕度。路基干濕類型按路基工作區(qū)的濕度來(lái)源分為三類：（1）受地下水控制的潮濕類：地下水控制的潮濕類路基一地下水或地表水長(zhǎng)期積水的水位高，路基工作區(qū)處于地下水毛細(xì)潤(rùn)濕區(qū)影響范圍內(nèi)，路基平衡濕度由地下水或地表水長(zhǎng)期積水的水位升降所控制。路基濕度受地下水或地表長(zhǎng)期積水影響的臨界水位深度可根據(jù)土質(zhì)，由當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定，缺乏實(shí)際資料時(shí)，粘土可采用6m，砂質(zhì)粘土和粉土可采用3m，砂可采用0.9m。潮濕類路基的平衡機(jī)度根據(jù)地下水位的高度確定°不同土美，距離地下水位不同距離姓的狗和度按照表B.1.2-1確定。表咎美土在距地下水位不同距離處的飽和度*（%）計(jì)箕點(diǎn)距也下水或地表長(zhǎng)期積水水位的距癖〔由）LO1.52.02.53.04.0物士一質(zhì)麻隔枷93珂斗乂664.8^50.361.5-4!>.0焚一74仙57.1-42.9.粘土所礫GC96.2-79,0S2.9-64.I78.5-5Q.575.1-5^172.6^53.870.7^52i一眇［稅秘好）SW100---一一砂〈級(jí)配差〉SP1OT1凹"對(duì)部.---胳上.質(zhì)HfSM90.3-79.076.5-64.171.9-5^5礎(chǔ)斜8165.3-^53.864.3液1-甘土質(zhì)沙SC臾.7瑚0.30-^71.9叫心M臉-您.376.0-64J1.低液限捌土血，I0CK93.7S9.9-B0.5呂5彩76一|S3.4-7J.ISL/-7U779.7^6R.7-低浪限粘土CL1IHb-yj.Z199-75,687.S-72.786J<0.3JW.7^8,41話液眠椅1MH10094.6-N9.9知,U743一488.7^1387.4-79.7制一液限粘一土C1I1DO97.4-93,1必S991.1^87.8睥如蹌187J-82.6注：1一對(duì)于妙＜sw, 媽大時(shí)，平銖-濕度取低m扁小葉，平商視度取奇肢；2-對(duì)于箕他含甜飪的土組，小于萩粒含魅大料塑性掐數(shù)高叱取低血反之，旅由此,（2）受氣候因素控制的干燥類：氣候因素控制的干燥類路基一地下水位很低，路基工作區(qū)處于毛細(xì)潤(rùn)濕區(qū)之上，路基平衡濕度由氣候因素變化所控制。干燥類路基的平衡濕度主要受氣候因素影響*以濕度指標(biāo)TM1表征氣候因素特性,不同自然區(qū)劃的TM1值參照表B.1,2-2選取.

表Ik122各公路白然區(qū)劃的丁MI值變劫范圍會(huì)路白然區(qū)劃Lt=II,⑶El,【吉、江｝11uL頃2aTMJ范匿-5-^11:4羽4門一I、-|2公路自姑區(qū)劃卜H>R>板Ekn【i%in：[iiiTMI范圍-27T?」16*，航-13--29-2(1公路自然區(qū)劃 ]l[sIfLIE,J%-1"里41^-2422-^25-6-35347032顧以踏自然區(qū)劃1此]\%iv7iv*V]TMI范困41-9736-69<5-?3-2A7公路回燃區(qū)應(yīng)￥V2a土%vsTMI范圍KO40-4412那T7I4g|肌公蹈門燃區(qū)劃vJtVIiVilt叫￥V，譏血■JMI茄歸奸刊1A4&頃r(shí)4T■19--57■3J^37公路R燃|K.劃VI伸VII,VIL氣％V山VTl^飛％1［就國(guó)-y--37-A-56-44祝-22-^3心-書(shū)-20-91按路基所在地區(qū)的TM1值和路基的土類，根據(jù)表J3J.2-3插值查取該地區(qū)相.應(yīng)筋路基土飽和度St（%），奏B.123各類土在不同TMI值時(shí)的飽和度毆（暇）土蛆TMI-50TO-101030.敝砂（綴配好）引Y11.7-4,11S41517.9-6.919.3-5一920.7-7.621.0-8.3砂（.緩配差）驢22.8-6.929,6-9.034WO.33工5巾43.4-12.444,1-13」粉土質(zhì)膀EM47W頊M64.&WC.778.6-75.2鞘.330前28.592.1-894粘土質(zhì)砂SC42J7.6607-65.5耽4『隔&K4.1-85.589.7^89.093」-921低液眼粉土ML41.4-45.559.3-^3475,9-76.5時(shí)一1必291.0-9],492.+-9L7愜被限華i1：Cl.39.3-41J57衛(wèi)7』.175.2^-75.986.2-86.291.0^91.0高液限粉土MH41.^1-41.3◎I-6I..7793-75.9E7.6-85.5mm304.9-92.7高漁限桐土CH51.3-39.369.0-57,985.5^73.89!」跖北94.5^1.0”.卜舛3（3）兼受兩方面影響的中濕類：兼受地下水和氣候因素影響的中濕類路基一地下水位較高，路基工作區(qū)下部處于地下水毛細(xì)潤(rùn)濕區(qū)影響范圍內(nèi)，上部則受氣候因素影響。路床頂面高出地下水毛細(xì)潤(rùn)濕區(qū)上限，而路基工作區(qū)仍有部分在該區(qū)范圍內(nèi)，這種路基的平衡濕度兼受地下水和氣候因素的影響，路基工作區(qū)的上部，按土類和TMf?確定其平衡濕度，路基工作區(qū)的下部，按土類和離地下水位的距高確定其平衡濕度左上部濕度與下部某深度姓濕度的平衡點(diǎn)，為上下部的分界點(diǎn)，見(jiàn)細(xì)S

路床頂圖B.1.2兼受地下水和氣候因素影響類經(jīng)基的濕度狀況路面結(jié)構(gòu)分析采用平衡濕度狀態(tài)下路基頂面的回彈模量，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)層模量調(diào)整，由標(biāo)準(zhǔn)條件下的回彈模量值乘以濕度調(diào)整系數(shù)和結(jié)構(gòu)層模量調(diào)整系數(shù)得到。濕度調(diào)整系數(shù)根據(jù)所在地區(qū)和路基濕度狀況，參照附錄B.1.3確定。基層或底基層采用無(wú)機(jī)結(jié)合料類材料的路面，結(jié)構(gòu)層模量調(diào)整系數(shù)為0.5,其它結(jié)構(gòu)類型，結(jié)構(gòu)層調(diào)整系數(shù)為2.0。（注：結(jié)構(gòu)層模量調(diào)整系數(shù)用以協(xié)調(diào)彈性層狀力學(xué)體系與實(shí)際路面工作狀態(tài)的差異）3路基回彈模量濕度調(diào)整系數(shù)表BJ3-1地下水控制類踮基（潮濕:英）的回彈模量濕度調(diào)整系數(shù)，客◎?yàn)槠蛞蛩骺刂祁惵坊哺稍镱悾┑幕貜椖Ａ繚穸日{(diào)整系數(shù)，對(duì)于兼受地下水和氣候困素影響類路基（中濕類）的回那模量濕度調(diào)整系數(shù)，則按路基工作區(qū)內(nèi)兩類濕度來(lái)源的平衡濕度值分別確定其濕度調(diào)整系數(shù)，并按所占工作區(qū)厚度的比重講行加權(quán)后得到工作區(qū)的總調(diào)整系數(shù)。我&1.口地下水控荊I類路基的回彈模量濕度調(diào)整系數(shù)路床頂距地下水位的甌離頁(yè)L0L52.02.5304.0舍細(xì).粒土禰（GF）細(xì)粒土質(zhì)礫（GM、LOO-1.471.20-L701$&-頃1.50-I時(shí)1.58-2.0^-0.56066----舍細(xì)檢土砂（SF）細(xì)粒土質(zhì)眇CSM,SC）1.00-1.551.15-1551^7-1.851.35-1.92-低液限粉土WL）_ft.79-101心3.力Lg】.4(J1.16-1.511.24*1_低澈霞粘〔仁以CU17J.990.^-1,200.94-138L0I-1.50L07-1一.5XT.22-1.70稱我限粉土（MH）高波眼粘土ICH）0.72-4).D8X雙止8SM.070.94-1.160,97-1.24】加7也注土L對(duì)于礫和砂，%衣時(shí),調(diào)整票數(shù)取冗估，心時(shí)小時(shí).隔整票數(shù)取摭蒞；工時(shí)E其旭含處粒的I,組，小7■項(xiàng)頂7Sum騷柯?言仙火冠塑件指故方時(shí)■調(diào)整系數(shù)取低值，反如調(diào)

表氣候因素控制柴曄姓的回彈模量濕度調(diào)整系數(shù)主組 TM】二DD|g-50-1010507090i(.IQ陽(yáng)獨(dú)好）W1,實(shí)1明1L羽'1.99-1.W頃i.如?I.Q71㈣。1.96!98-1.%無(wú)就1%i陽(yáng)】.如'1.98-1知]例~:■J.9A-.皆,砂（婉套SP1的1荻L9S1滯頃J.951.麗~L931.蝦191)198-1耶L98-1壽1.98-T.$?I.9K-LS2L97-T.g]197-|習(xí)]船土缺砂1.悄1.981略_頃1翊-1.SS18]1.76L6R1.451.231』110&-x"<]鋼0.93-棚60陽(yáng)0.61)0.爐0.76Q.8S-07S0.87-牯土敬砂SC1.99|.奶1火L浴!勇18人17R1.牛L技1.1知。例】.0"0.940.92085O.K6-0.79Q.SE-0740.720.79-^Cl71位淡陽(yáng)荷土ML2.492.492.47243-2弱22B-2.1.71.91-1L7U1*L221.05-0S9030.74Q.8I」07J0.80^069O.?8-066D.7?-我祓隆粘土CL2.493.452.43頃-_2.241.97-L.6SiJ7-1250S9邸項(xiàng)」075U.S0-0.68婦卜0.610?肛0.590.76^o.ss有液阻粉上MH24V244-二432.2R-2,24LS7-1.75L35-1121.000850.好?0.660.7206]0.710.58。?部『n57出灑1珂祐土Cl［2.492,494.-2.482.442,352.302.051.刺?1.501.4305d保0.730.670.740.61正料一0.570.650.56IG,i55-0,5。4標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下路基頂面回彈模量的確定5.2.4標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下路基頂面回彈模荒根據(jù)路基工作區(qū)內(nèi)土的回彈模f■確定,根據(jù)公路等級(jí)和設(shè)計(jì)階段，可采用試驗(yàn)實(shí)測(cè)或根據(jù)土的類別采用推薦值。I叫彈模量測(cè)試采用重復(fù)加載三融壓縮試驗(yàn)。2依據(jù)土的類別確定標(biāo)準(zhǔn)條件下路基土的回彈模量時(shí)，可參照附錄BJ.1,按土類由表查取［i］蟬模最參考值范圍’表BJJ-1標(biāo)準(zhǔn)條件下路基回彈模量參考范圍 _土組取也范圍（MPa）代表值〈MPa〉級(jí)配良好礫（GW）240-290250級(jí)配不良礫CGP）170-240190含細(xì)粒土礫（GF）120-240180粉土質(zhì)礫（GN1）160-270220粘土質(zhì)礫（GC）120-190150級(jí)配良好砂（SW）120-190150破配不良砂（SP）1蝦160130含緬粒土砂（SF）80-160120粉土質(zhì)砂（SM）康0?1知150粘土房砂（SO80-120100低液限粉土（ML）70-31090低液限粘土皿）50-10070高液限粉土（MH）30-7050高液限粘土（CH）20^503。注；1對(duì)于碰和砂，%例過(guò)率為6〔嗎時(shí)的野粒?？兀┐髸r(shí)，模拈歌創(chuàng)此知小時(shí).模量取低值：2對(duì)于其他含刪粒的上組『小于。,07Me顆粒含量大和塑性揩數(shù)高時(shí),槌揪取仙K.反之，模量職高慎。5（5.2.5）路基工