级配碎石回弹模量研究综述

罗群星 杨昌伟 吴永超 缪树民

（贵州省凯里公路管理局，贵州 凯里556000）

在沥青面层和半刚性基层之间铺设优质的级配碎石层的路面结构称为倒装结构。级配碎石层不传递拉应力和拉应变，因此可以作为应力消散层，有效减少半刚性基层产生的反射裂缝，且级配碎石层空隙率较大，有利于路面排水。级配碎石作为粒料类材料，强度主要由内部颗粒的“嵌挤”产生，在荷载作用下表现出非线性与弹塑性的特性。虽然目前对级配碎石回弹模量的测定方法较多，但是否符合工程中的实际情况仍有待商榷，本文在分析现有级配碎石测定方法的基础上，讨论研究现有方法的适用性。

1 室内测回弹模量

1.1 强度仪法

1.2 有侧限顶面法

无侧限抗压强度是试样在侧向压力为零时，抵抗轴向压力的极限强度，是三轴试验的一种极限情况。级配碎石属于粒料类材料，不能像无机结合料一样使用顶面法测得无侧限抗压强度。因此，为了解决这个问题，钟梦武等人首次提出对有侧限压缩试验结果进行修正，并将修正后的数据与规范推荐值进行对比研究，表明此方法测得级配碎石的回弹模量比较合理，并把这样的试验方法称为有侧限顶面法。

1.3 三轴试验

三轴试验是土工室内试验中最主要的试验，近年来应用较多，主要是由于试样中的应力相对比较明确等优点。三轴试验是分别在不同的恒定周围压力的情况下，施加轴向压力，进行剪切直至破坏。有静态三轴和动态三轴之分，区别在于动三轴试验中对试件进行轴向加载时可以实现动态加载。

碎石材料应力应变的显著特点是非线性性质，回弹模量对竖向和侧向应力比较敏感，另外回弹模量与材料的级配、材料外形等因素有关。何兆益等人就级配碎石基层材料的组成结构及动力特性进行了研究。通过进行静态三轴和动态三轴的试验研究，对比不同级配的试验结果，表明动、静弹性模量两模型间存在较好的线性相关关系，此外，探讨了级配碎石的非线性特性，并得到了力学性能良好的级配以及成型方法；袁峻等人对级配碎石动弹模量依应力状态而变化的非线性模型进行了研究。通过大量三轴试验数据，评价了级配碎石回弹模量的各种影响因素以及影响趋势；金刚对试件的振动成型和击实成型两种方式进行研究分析，得到振动成型的压实度、模量更高，且接近实际施工情况。

室内试验研究中，应该按照每个加载序列最后5 次循环的回弹变形计算回弹模量，计算全部序列的均值。并根据测试所得的相关数据和回弹模量本构模型，采用非线性拟合技术，确定模型参数K1、K2、K3。

1.4 比较分析

静态回弹模量的测定对试验条件要求要低，但是结果精度不够，动态回弹模量对试验条件要求较高，试验过程繁琐，难度较大，但是试验条件由于更加接近实际工程中级配碎石的受力情况，故测得的回弹模量精度较高。动态回弹模量的本构模型较多，应选择与自身研究相关内容更加接近的本构模型进行数据拟合和分析研究。

2 现场测回弹模量

2.1 承载板法

2.2 贝克曼梁法

2.3 比较分析

承载板法和贝克曼梁法是现场测试回弹模量的最常用方法，测试结果比较准确，但是承载板试验至什么时候结束并未有统一的标准，总的原则是级配碎石层应基本上处于弹性变形的范围内，但是荷载不同时，应力应变直线关系有所变化，因此，试验时应根据情况决定。

3 结论

本文分析了级配碎石的力学特点，梳理了常用测定的级配碎石回弹模量的试验方法，测定级配碎石回弹模量的试验方法。得出室内试验中静态回弹模量测试方法与实际工程的受力状况符合度较低，动态回弹模量由于试验条件更加精确，能够更好的模拟级配碎石在路面结构中的实际受力状态。因此，动态回弹模量对级配碎石的强度和变形关系的表述更加准确。但动三轴仪器设备比较稀缺，试验比较复杂，所以动态回弹模量的测定比较少。随着各地实验室水平的提升，级配碎石回弹模量的研究会更加深入。