循环荷载下改良煤矸石路基填料累积变形及预测模型研究

摘要

煤矸石的排放与堆积问题由来已久，将其用于路基填料是缓解煤矸石问题的重要措施。为进一步提高煤矸石路基的承载能力，充分利用煤矸石材料含有较多硅、铝、钙等元素氧化物的性质，采用红黏土、石灰对煤矸石路基粗颗粒填料进行固化改良。通过正交试验，确定了各掺入料的最佳掺入量为红黏土10%、石灰5%。在此基础上，开展了交通荷载下固化改良煤矸石试样的大型动力特性试验，分析了试样累积塑性变形随循环荷载振动次数曲线的变化规律。研究发现，累积变形的变化可分为3个阶段：快速增长阶段、减速增长阶段、基本稳定阶段。动应力幅值越大，累积变形越大，表明交通重载将导致路基填料发生更大的累积变形。基于Sigmoid函数，推导了循环荷载下改良煤矸石路基填料的累积变形计算模型，分析了模型参数的物理意义，并验证了模型的正确性。研究成果对于煤矸石路基的设计与施工具有一定的指导价值。

关键词

煤矸石路基 / 动力特性 / 交通循环荷载 / 累积变形 / 固化改良