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温拌沥青混合料压实特性及其细观分析

温拌沥青混合料压实特性及其细观分析

作者：张帆新疆大学

学位级别：硕士

温拌沥青混合料在添加了外加剂的基础上,降低了施工温度,达到了节能减排的目的,并且可以与热拌沥青混合料的性能相媲美。对温拌沥青混合料压实特性的研究,不仅要集中在用宏观试验的方法研究分析,也要深入到混合料内部材料的形态、分布... 详细信息

温拌沥青混合料在添加了外加剂的基础上,降低了施工温度,达到了节能减排的目的,并且可以与热拌沥青混合料的性能相媲美。对温拌沥青混合料压实特性的研究,不仅要集中在用宏观试验的方法研究分析,也要深入到混合料内部材料的形态、分布、结构等细观层面。为了更进一步地了解温拌沥青混合料的压实特性,本文将影响其压实特性的宏观试验与细观分析相结合,从宏观与细观两个角度共同分析温拌沥青混合料的压实特性。选择成型温度、油石比、成型方式、压实次数四个影响温拌沥青混合料压实特性的影响因素,并始终与热拌沥青混合料作对比,采用马歇尔击实和旋转压实两种成型方式做相应的宏观试验。试验中的一部分混合料试件,用于测定常规试验中的体积指标和性能指标;另一部分与之平行的混合料试件,用于细观分析,并以切割的方式获取混合料试件内部的图像,采用数字图像处理技术进行图像处理和细观参数的计算。宏观分析方面,以宏观试验得出的毛体积密度、空隙率为主要分析指标,分析成型温度、油石比、成型方式、压实次数对温拌沥青混合料压实特性的影响规律,探究两种成型方式下温拌沥青混合料与热拌沥青混合料压实特性的区别;细观分析方面,以空隙面积比、空隙分维数、颗粒总面积比、颗粒面积比四个细观参数分析温拌沥青混合料试件内部空隙和集料的分布结构,并用以分析温拌沥青混合料的压实特性,最终建立宏观指标与细观参数之间的联系,为宏观评价温拌沥青混合料的压实特性做补充、扩展和预测。

关键词：温拌沥青混合料压实特性数字图像处理技术空隙分维数颗粒面积比

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破碎矸石压实特性的时效性研究

破碎矸石压实特性的时效性研究

作者：王逸鸣中国矿业大学

学位级别：硕士

固体矸石充填体的压实变形直接影响煤矿采空区上覆岩层位移场和应力场。研究矸石充填体的压实力学特性、探讨矸石充填体的蠕变变形机理、分析矸石充填开采过程中采场位移场和应力场的演化规律是采空区上方地表建筑物和构筑物安全评估的... 详细信息

固体矸石充填体的压实变形直接影响煤矿采空区上覆岩层位移场和应力场。研究矸石充填体的压实力学特性、探讨矸石充填体的蠕变变形机理、分析矸石充填开采过程中采场位移场和应力场的演化规律是采空区上方地表建筑物和构筑物安全评估的基础性研究课题,对实现“三下”安全采煤具有重要的理论价值和工程意义。本文综合运用室内试验、理论研究及数值模拟等方法,系统地研究了矸石充填开采对覆岩移动变形规律的影响。通过室内试验得到了矸石充填体的压实性能和蠕变性能,构建了矸石充填体的应力-应变关系;运用Winkler地基梁理论分析了采空区顶板的弯曲变形规律;通过数值模拟分析了采空区位移场和应力场的分布与变化规律。通过研究得到主要成果:(1)通过矸石充填体的侧限压实试验,分析了颗粒级配(Talbot指数)、材料配比(水灰质量比)对矸石充填体压缩模量、孔隙率、压实度和碎胀系数的影响规律,并构建了一种侧限矸石充填体本构模型。(2)通过矸石充填体的压实蠕变试验,得到了矸石充填体轴向应变和孔隙率随时间变化的关系,构建了非线性黏弹塑性蠕变模型,并分析了颗粒级配(Talbot指数)对蠕变参量的影响。(3)分析了传统垮落法开采和充填开采中覆岩移动特征,基于弹性地基梁理论建立了一种矸石充填开采覆岩移动力学模型,进而得到煤层区和充填区对顶板支撑应力的表达式。(4)利用数值模拟软件FLAC结合采场实际地质参数建立矿区三维模型。根据矸石压实试验数据,利用FLAC内置的FISH语言,编制出矸石充填体非线性压实本构关系的代码,计算覆岩的位移场和应力场。分析了颗粒级配(Talbot指数)、充填率和材料配比(水灰质量比)对覆岩变形的影响,得到了一种矸石充填开采最优级配方案。

关键词：矸石充填体压实特性蠕变覆岩移动

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宕渣路堤压实特性的试验研究及数值分析

宕渣路堤压实特性的试验研究及数值分析

作者：佟丽欣上海交通大学

学位级别：硕士

当前,随着我国高等级公路建设向山区及丘陵地区的延伸以及老路拓宽改造的发展,宕渣被用作路堤填料已成为必然选择。宕渣是指天然土石混合料、建筑渣土及老路路面和基底层废料等的统称。宕渣的优点是强度高、压实密度大、沉降变形小、透... 详细信息

当前,随着我国高等级公路建设向山区及丘陵地区的延伸以及老路拓宽改造的发展,宕渣被用作路堤填料已成为必然选择。宕渣是指天然土石混合料、建筑渣土及老路路面和基底层废料等的统称。宕渣的优点是强度高、压实密度大、沉降变形小、透水性强、抗冲刷性能高、可就近取材等。但是由于宕渣含石量、粒径、颗粒级配变化大,造成路基施工压实质量难以控制。本硕士学位论文选取某高速公路宕渣路堤试验段宕渣填料为研究对象。对宕渣路堤的现场碾压工艺进行了详细研究并对现场碾压过程进行了沉降观测。采用PFC2D对宕渣碾压过程进行了数值模拟,模拟结果与现场沉降观测结果进行了比较分析;在综合分析宕渣压实特性的基础上,提出了宕渣最大干密度的计算公式,结合宕渣路堤现场进行动力测试,找出宕渣路堤的干密度与振动主频及表面波速的关系。最后,对现场粗粒宕渣进行筛分缩尺,按照三种不同级配参数分制宕渣试样,进行了GDS三轴试验,给出了宕渣试样Duncan-Chang模型参数。本学位论文主要完成了以下工作: (1)宕渣路堤现场碾压试验、现场筛分试验以及对宕渣碾压过程进行了沉降观测;(2)宕渣碾压过程的PFC2D数值模拟;(3)宕渣压实性能分析及最大干密度计算,宕渣路堤干密度试验;(4)宕渣GDS三轴试验。通过以上研究工作取得了以下成果: (1)宕渣路堤碾压的摊铺厚度30cm为最佳。采用重型振动压路机碾压,先静压一遍,再振动碾压3遍,最后静压1遍,直到没有出现碾压痕迹为止。碾压过程现场沉降观测结果表明:碾压6遍后,宕渣沉降基本稳定;(2) PFC2D模拟了宕渣路堤碾压性状,在一定程度上能够反映现场实际碾压情况和碾压过程中颗粒的运动及受力情况。数值模拟结果与工程实际情况的规律较为吻合;(3)本文提出的宕渣最大干密度计算公式考虑了粗粒含量、最大粒径以及颗粒的不均匀性对干密度的影响。仅需已知粗粒含量及最大粒径即可估算出最大干密度值;(4) GDS三轴试验结果表明宕渣的应力应变曲线并不十分平滑,而是在局部出现波动,但总体发展趋势明显,宕渣土的应力-应变关系无明显应变软化,但其体变规律较为复杂;本论文的创新之处主要有: (1)应用PFC2D模拟了宕渣碾压过程;(2)提出了宕渣最大干密度的计算公式;(3)给出了宕渣的Duncan-Chang模型的模拟参数。

关键词：宕渣路堤压实特性数值模拟最大干密度动力测试邓肯-张模型

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大粒径无黏性土石混填路基压实特性研究

大粒径无黏性土石混填路基压实特性研究

作者：江松西南交通大学

学位级别：硕士

随着国家基础设施建设的突飞猛进,大量路基填筑工程不可避免地采用了土石混合填料。而对于大粒径土石混填路基工程,其填料分类、分级方法,填筑压实质量控制标准,强度及变形计算理论等方面,均尚未形成系统的理论体系,亦未见完善的设计施... 详细信息

随着国家基础设施建设的突飞猛进,大量路基填筑工程不可避免地采用了土石混合填料。而对于大粒径土石混填路基工程,其填料分类、分级方法,填筑压实质量控制标准,强度及变形计算理论等方面,均尚未形成系统的理论体系,亦未见完善的设计施工指导规范标准,现有研究多是基于均匀土质或填石路基的研究方法。鉴于此,本文依托现场土石混合高填方路堤的填筑施工,针对其路基填料采用不同风化程度大粒径软质块石与其块石破碎而成的砂砾土混合填筑路基的特点。利用E及VCV等快速检测方法进行现场压实质量测试,并借助颗粒流离散元模拟分析方法,以研究大粒径无黏性土石混合填料的压实特性,取得了以下主要研究成果:(1)通过理论资料分析及现场试验研究指出:对于含大粒径软质块石土石混填路基的压实质量测试,E指标反映的是路基填筑层表面浅层的密实程度或块石强度,VCV指标能反映路基填筑层的结构抗力,因此E指标相较于VCV指标离散程度更大,且填料块石强度越高,离散程度越大;当填筑层块石大量破碎后未重排列密实时,路基填筑层表面密实程度降低,而软质填料大量破碎后,产生了较大塑性变形,填筑层结构抗力显著提高;在振动碾压作用下,大粒径软质块石无黏性填料的压实过程,主要表现为块石破碎,砂砾填充空隙及砂砾重排列密实三种过程;在同一填筑层,不同测点间两种测试指标间无相关性,而在不同压实程度下,当采用强度较低块石时,两种指标间相关性较好,且层厚越小,相关系数越大,可建立线性正相关关系。(2)通过压实过程模拟分析指出:对于大粒径无黏性土石混合填料,在振动压实后,填料孔隙率值离散程度显著降低;振动压实后,最大粒径及块石含量对填料填筑密实程度有显著影响;填料压实后孔隙率,随着最大粒径及块石含量的增加而显著减小,随着层厚的增加而增大,随着振动荷载的增加而减小。(3)通过双轴压缩模拟分析指出:含大粒径块石土石混合体中,当块石之间相互接触形成骨架结构时,块石强度才对土石混合体强度产生较大影响,其压缩破坏过程可以分为弹性变形、块石骨架承力及整体破坏失稳三个阶段;由于大粒径块石的存在,密实状态下土石混合体压缩破坏后,会导致其体积增加,且其强度越高,尺寸越大,则压缩破坏后体积增加越大。

关键词：土石混填压实特性大粒径块石 Evd VCV PFC2D

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冲击振动压路机试验样机与压实特性研究

冲击振动压路机试验样机与压实特性研究

作者：郭增彩太原科技大学

学位级别：硕士

新型的复合压实机械——冲击振动压路机，它将多种压实技术相结合，即静力压实、振动压实及冲击压实。本文研究的冲击振动压路机尚处于研发阶段，此种压实机的问世，将为今后压路机械的发展带来更广阔的空间。研究了冲击振动压路机的整... 详细信息

新型的复合压实机械——冲击振动压路机，它将多种压实技术相结合，即静力压实、振动压实及冲击压实。本文研究的冲击振动压路机尚处于研发阶段，此种压实机的问世，将为今后压路机械的发展带来更广阔的空间。研究了冲击振动压路机的整机结构、工作轮结构以及工作轮的工作原理，根据机械性能确定了工作轮系统的结构尺寸和性能指标参数。基于相似理论对整机结构尺寸参数进行了缩小，对相关结构进行了简化，鉴于滑动轴承的油膜具有缓冲减振的效果，所以冲击轴与钢轮的连接用滑动轴承代替了滚动轴承，用小功率电机代替液压马达作为激振源，并把电机安装在后车架上，可增加整个工作装置在工作过程中的稳定性，同时对样机的主要参数进行了相关的选型研究，为试验样机的研制做了充足的准备。对整机工作装置的三维仿真模型做了必要简化，运用Solidworks对零件进行建模并完成装配。由于地面性质比较复杂，为了仿真的准确性与真实性，利用ANSYS生成参数化的地面柔性体中性文件，在ADAMS中对相关零部件添加约束建立仿真模型，并完成了地面与工作轮的刚柔耦合，增加仿真的准确性。在ADAMS中进行仿真分析，确定了工作轮的最佳牵引速度;在相同土壤和相同速度下，测定工作轮的运动特性与理论值接近，证明所设计的模型符合要求，可进行相关的研究;在ANSYS中对土壤进行静力学分析，分别测出了在冲击振动工况和冲击工况下，冲击块对土壤在水平和深度方向的影响，分析数据得出冲击振动复合压实效果更好;经分析得到，在相同速度下，砾石的压实性最好，砂土其次，粘土第三;对于同一种土壤来说，工作轮的牵引速度越快，对土壤的压实性越好。

关键词：冲击振动压路机整机结构试验样机压实特性仿真分析

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温拌沥青路面混合料压实特性研究

温拌沥青路面混合料压实特性研究

作者：王志美重庆交通大学

学位级别：硕士

目前,道路建设中的沥青路面基本上都采用的是传统的热拌沥青混合料HMA （Hot Mix Asphalt）。由于HMA要求的施工温度很高,在生产过程中需要将沥青和集料加热到很高的温度,不仅要消耗大量的能源,而且在生产和施工的过程中还会排放出大量... 详细信息

目前,道路建设中的沥青路面基本上都采用的是传统的热拌沥青混合料HMA （Hot Mix Asphalt）。由于HMA要求的施工温度很高,在生产过程中需要将沥青和集料加热到很高的温度,不仅要消耗大量的能源,而且在生产和施工的过程中还会排放出大量的有害气体和粉尘,严重影响环境质量和施工人员的身体健康。所以说,使用HMA的负面影响是环境的破坏、能源的大量消耗和人的生存圈的缩小。为了弥补HMA的不足,人们研制出了温拌沥青混合WMA（Warm Mix Asphalt）,这种新的环保节能产品。所谓WMA就是通过一定的技术措施,降低沥青的粘度,从而使得沥青能在相对较低的温度下进行拌和及施工,同时保持其不低于HMA的使用性能的沥青混合料。本论文主要依托云南交通运输厅科技项目“温拌沥青混合料应用技术研究”课题开展研究,并在普者黑-炭房一级公路铺筑试验路段, 论文通过掺配低熔点的温拌剂降低沥青粘度,得出温拌剂的合理掺配比例,并通过粘温曲线得出温拌沥青混合料拌和及压实温度,以温拌沥青粘度确定的最佳掺配比例为依据,在温拌剂不同掺配比例下,通过马歇尔击实试验确定温拌剂最佳掺配比例。然后通过三种压实方法:马歇尔击实法、旋转压实成型法、轮碾成型法,进行温拌沥青混合料压实性能研究。研究表明:掺入适量的温拌剂（EC120、Sasobit）,能够有效的降低沥青的高温粘度,进而降低其沥青混合料的拌和及压实温度,实现沥青混合料的温拌,温拌沥青混合料在相对较低的温度下能够达到规范要求的压实效果,且能达到节能、环保的目的;同时,适当掺量的EC120或者Sasobit还可以改善温拌沥青的高温性能,提高沥青路面的抗车辙能力,却对温拌沥青混合料的低温性能及水稳定性影响不大,这说明:温拌剂具有很好的降低沥青混合料施工温度的效果和很好的路用性能,因此,温拌沥青混合料在相对较低的温度下能够达到良好的压实效果且具有明显的社会经济效益和节能环保的作用。

关键词：温拌沥青混合料温拌改性剂降粘效果拌和温度压实温度 EC120 Sasobit 压实特性

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沥青混合料压实特性分析

沥青混合料压实特性分析

作者：胡涛长安大学

学位级别：硕士

压路机的发明使用已有近80年的历史，现今振动压实已成为道路施工中最常用也是最关键的环节。随着我国经济的高速发展，对高等级公路的使用性能要求也变得更高。实践证明，高等级公路建设过程中，对路基路面结构进行高标准的压实,... 详细信息

压路机的发明使用已有近80年的历史，现今振动压实已成为道路施工中最常用也是最关键的环节。随着我国经济的高速发展，对高等级公路的使用性能要求也变得更高。实践证明，高等级公路建设过程中，对路基路面结构进行高标准的压实,对提高路基路面强度、路面承载力和保持道路结构整体稳定性都是非常经济有效的。虽然压实作业占建设费用的比重并不大，但是所起的作用却非常重要。本文首先对压实的一般理论进行了详细的阐述，对压实技术和其发展趋势做了介绍。阐述了不同材料抗剪强度的组成。其次，讨论了沥青混合料的基本力学性质。通过混合料旋转压实试验结果的讨论，定量的分析了沥青混合料旋转压实特性。总结得出沥青用量，粗、细集料含量以及沥青胶浆所占比例对沥青混合料压实特性的影响规律。同时又对不同振动压实参数条件下，混合料压实情况试验结果进行讨论，总结得出振动压实条件下的混合料压实特性。最后，将旋转压实机理和振动压实机理与现场压实过程对比，分析了两种压实试验对现场压实作业过程模拟的优劣情况。

关键词：旋转压实振动压实压实特性沥青混合料