級配碎石回彈模量研究綜述

羅群星 楊昌偉 吳永超 繆樹民

（貴州省凱里公路管理局，貴州 凱里556000）

在瀝青面層和半剛性基層之間鋪設優質的級配碎石層的路面結構稱為倒裝結構。級配碎石層不傳遞拉應力和拉應變，因此可以作為應力消散層，有效減少半剛性基層產生的反射裂縫，且級配碎石層空隙率較大，有利于路面排水。級配碎石作為粒料類材料，強度主要由內部顆粒的“嵌擠”產生，在荷載作用下表現出非線性與彈塑性的特性。雖然目前對級配碎石回彈模量的測定方法較多，但是否符合工程中的實際情況仍有待商榷，本文在分析現有級配碎石測定方法的基礎上，討論研究現有方法的適用性。

1 室內測回彈模量

1.1 強度儀法

1.2 有側限頂面法

無側限抗壓強度是試樣在側向壓力為零時，抵抗軸向壓力的極限強度，是三軸試驗的一種極限情況。級配碎石屬于粒料類材料，不能像無機結合料一樣使用頂面法測得無側限抗壓強度。因此，為了解決這個問題，鐘夢武等人首次提出對有側限壓縮試驗結果進行修正，并將修正后的數據與規范推薦值進行對比研究，表明此方法測得級配碎石的回彈模量比較合理，并把這樣的試驗方法稱為有側限頂面法。

1.3 三軸試驗

三軸試驗是土工室內試驗中最主要的試驗，近年來應用較多，主要是由于試樣中的應力相對比較明確等優點。三軸試驗是分別在不同的恒定周圍壓力的情況下，施加軸向壓力，進行剪切直至破壞。有靜態三軸和動態三軸之分，區別在于動三軸試驗中對試件進行軸向加載時可以實現動態加載。

碎石材料應力應變的顯著特點是非線性性質，回彈模量對豎向和側向應力比較敏感，另外回彈模量與材料的級配、材料外形等因素有關。何兆益等人就級配碎石基層材料的組成結構及動力特性進行了研究。通過進行靜態三軸和動態三軸的試驗研究，對比不同級配的試驗結果，表明動、靜彈性模量兩模型間存在較好的線性相關關系，此外，探討了級配碎石的非線性特性，并得到了力學性能良好的級配以及成型方法；袁峻等人對級配碎石動彈模量依應力狀態而變化的非線性模型進行了研究。通過大量三軸試驗數據，評價了級配碎石回彈模量的各種影響因素以及影響趨勢；金剛對試件的振動成型和擊實成型兩種方式進行研究分析，得到振動成型的壓實度、模量更高，且接近實際施工情況。

室內試驗研究中，應該按照每個加載序列最后5 次循環的回彈變形計算回彈模量，計算全部序列的均值。并根據測試所得的相關數據和回彈模量本構模型，采用非線性擬合技術，確定模型參數K1、K2、K3。

1.4 比較分析

靜態回彈模量的測定對試驗條件要求要低，但是結果精度不夠，動態回彈模量對試驗條件要求較高，試驗過程繁瑣，難度較大，但是試驗條件由于更加接近實際工程中級配碎石的受力情況，故測得的回彈模量精度較高。動態回彈模量的本構模型較多，應選擇與自身研究相關內容更加接近的本構模型進行數據擬合和分析研究。

2 現場測回彈模量

2.1 承載板法

2.2 貝克曼梁法

2.3 比較分析

承載板法和貝克曼梁法是現場測試回彈模量的最常用方法，測試結果比較準確，但是承載板試驗至什么時候結束并未有統一的標準，總的原則是級配碎石層應基本上處于彈性變形的范圍內，但是荷載不同時，應力應變直線關系有所變化，因此，試驗時應根據情況決定。

3 結論

本文分析了級配碎石的力學特點，梳理了常用測定的級配碎石回彈模量的試驗方法，測定級配碎石回彈模量的試驗方法。得出室內試驗中靜態回彈模量測試方法與實際工程的受力狀況符合度較低，動態回彈模量由于試驗條件更加精確，能夠更好的模擬級配碎石在路面結構中的實際受力狀態。因此，動態回彈模量對級配碎石的強度和變形關系的表述更加準確。但動三軸儀器設備比較稀缺，試驗比較復雜，所以動態回彈模量的測定比較少。隨著各地實驗室水平的提升，級配碎石回彈模量的研究會更加深入。