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道路结构无损检测理论与检测技术研究

李少波

   近年来,我国公路建设事业取得了辉煌成就,然而仍存在某些公路路面过早破坏的现象。路基的压实度达不到要求是造成路面破坏的主要原因。由于对路基工程中的石料路基、土石混填路基等,很难用传统的方法检测其压实度。因此,研究路基压实度无损检测新方法,无论对新建道路施工质量的控制,还是对正在使用道路路基的评价,都具有重要的科学意义。本文针对细粒土路基、土石混填路基压实质量以及水泥混凝土道面脱空的无损检测理论与检测方法进行了如下研究: 1、分析了光轮压路机滚压、振动压路机振实两种压实状态下的路基应力,进行了路基现场开挖和剪切波速原位测试,论证了碾压层表层土压实度可以代表本层土的压实度。提出了依据直达剪切波速评价碾压层压实度的新方法。 2、大量试验结果表明,路基土干密度与剪切波速存在显著的相关性,土质不同,在压实度相同的情况下,其剪切波速值存在较大差别。各种土质的干密度与剪切波速的关系模型各不相同,但都可以利用四种典型回归模型ρ=a +bV_s,ρ=a +blgVs,ρ=ρ=aVsb来描述。现场试验表明:通过建立具体工程的干密度与剪切波速的关系模型,采用直达剪切波速检测技术,可以较好地实现路基压实度的无损,检测。 3、分析了土石混合料路基压实问题、力学特性等。通过理论分析,建立了土石混合料剪切波速与孔隙率相关性分析理论模型,提出了依据剪切波速评价土石混填路基孔隙率的新思路,并开展了孔隙率、单位比能相关试验,研究了不同含石量孔隙率不再变化时的单位比能,提出以孔隙率为压实质量指标的控制标准;建立了土的剪切波速、石料剪切波速与土石混合材料的宏观剪切波速的理论模型,即土石混合料剪切波速与石料间隙土表征压实度相关分析模型,提出了利用土的表征压实度来评价土石混填路基压实质量的新方法。 4、利用有限元方法分析了水泥混凝土路面板的模态变化规律,讨论了混凝土面板在不同情况下的振动特性,分析了脱空状况与振动频率之间的关系,建立了道面脱空的无损检测方法。研究结果表明:对于Winkler地基上路面板的振动,基频值随地基反力系数的增大而明显增大,当路面板脱空时,路面板在受到瞬态冲击后的自由振动表现为低频振动,其振动基频值一般小于60Hz;当路面板下路基良好时,其受到瞬态锤击后的弹性振动表现为高频振动,其振动基频值一般在260Hz以上。……   
[关键词]:细粒土;土石混填;压实程度;道面脱空;检测理论与技术
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:天津大学2007年