范文一：多种土密度,各种碎石堆积密度、表观密度

堆积密度、表观密度（g/cm3）

基层、最大干密度（g/cm3）、最佳含水量（%）

土的最大干密度（g/cm3）、最佳含水量（%）

风化砂的最大干密度（g/cm3）、最佳含水量（%）

一、 击实试验

测出料的本身含水量：8%

试样重：（湿土重）3000*（1+8%）=3240 kg 加水：10% 12% 14% 16%

3000*（10%-8%）=60 ml 干土 * 含水量之差

二、 液塑限试验

特黄粘土：

液限：wL=33.0 塑限：wP= 21.0 塑性指数：IP=12.0 黄粘土：

液限：wL=35.9 塑限：wP= 22.5 塑性指数：IP=13.4 黄粉砂：

液限：wL=23.2 塑限：wP= 16.3 塑性指数：IP=6.9 黑粘土：

液限：wL=37.9 塑限：wP= 23.5 塑性指数：IP=14.4 黑粉砂：

液限：wL=20.5 塑限：wP= 16.5 塑性指数：IP=4.0 三、 基层无侧限成型：

已知：混合料配合比 （外掺）水泥6%；碎石60%；中砂40% （内掺）水泥6%；碎石56.4%；中砂37.6% 最大干密度：2.40g/cm3 最佳含水量：4.5% 料的本身含水量：1.5% 试件体积：V=2651（兀R2*15）

最大干密度Pd=2.328 （最大干密度2.40*要求压实度97%） 混合料总量：6172（V* Pd） 水泥：370（6172*6%） 中砂：2321（6172*37.6%）

碎石：3481（6172*56.4%）

水：185 {6172*（4.5%-1.5%）

四、 弯沉值

A*2*（10/6.96）0.87=A*1.37

已知弯沉值：黄河（10t） 中湿：254 干燥：200 东风（6.93） 中湿：186 干燥：146 （中湿：254÷1.37=186） 五、 计算工程量：

1、沥青面层：

马歇尔标准密度：2.39 T/m3 （kg/cm3） 整个工程量：

沥青砼(体积) = 长9628m * 宽11m * 高0.05m 总重量 = 体积 * ：2.39 T/m3

矿料总重 = 总重量 - 总重量 * 5.5%(沥青用量)

各矿料米数(m3)

20~40 (40%)碎石方数 = 矿料总重 * 40%÷1.56 (密度) 10~20 ………..

2、石灰土： 4%石灰土、6%水泥综合稳定土 长 * 宽 * 高 * 压实度 体积：100m * 9.5m * 0.2m * 0.95% = 181 m3

密度：1.77 T/m3 = 1.77（kg/cm3） 总质量：181 * 1.77 = 330 T

石灰重：330 * 4% = 12.8 吨 水泥重：330 * 6% = 19吨

19000kg ÷ 50kg = 380袋

3、桥涵工程量：

已知：盖板涵一侧墙身：12.5m * 1.8m * 0.8m = 18m3

砂密度：1540 kg/cm3 碎石密度：1560 kg/cm3 每立方米砼配合比（kg）

水泥：砂：碎石：水 = 372：611：1242：175

求：该墙身所用种料的方数：

水泥：18 m3*372=6696 kg

中砂：18 m3*611=10998 kg 10998÷1540=7.14 m3 碎石：18 m3*1242=22356 kg 22356÷1560=14.33 m3 水： 18 m3*175=3150 kg

4、涵底标高：

左侧上游、右侧下游 、涵底标高118.60、左右侧涵长5.9、纵坡1.5%

左侧涵底标高：118.60 + 5.9 * 1.5% = 118.689 右侧涵底标高：118.60 - 5.9 * 1.5% = 118.512

六、 钢筋：

直径：28mm 长度：480mm（10d+200mm） 标距：280mm 截面积mm2：615.75 mm2 （兀R2=0.61575 m2 ） 屈服：233 屈服点：380（233÷0.61575 m2） 尾数取0或5 极限：336 拉伸强度：545（336÷0.61575 m2） 断后标距：353 伸长率：26% {353 -（280÷280）} 弯心直径： 84（3 * d） 弯曲角度：1800

单面搭接焊：10d+200 mm 双面搭接焊：5d+200 mm

单面搭接焊：5d+lh mm 双面搭接焊：8d+ lh mm

范文二：碎石或卵石的堆积密度和紧密密度试验

碎石或卵石的堆积密度和积密密度积积1 目的适用范积与

积定粗集料的堆积密度～包括松散堆积密度、积密堆积密度以及堆积密度下的空

隙率。

2 积器积积

2.1 天平,量称10kg～感量10g～量称50kg～感量50g各一台。

2.2 容量筒,其积格积下表～

容量筒积格要求

最大粒;径mm,容量筒容积容量筒积格;mm,筒壁厚度

内径积高

9.0、16.0、19.0、26.5102082942

31.5、37.5202942943

53.0、63.0、75.0303602944

2.3 积棒,直径16mm～积600mm的积积～

2.4 直尺、小积等。

3 积积积境

积积室的度积保持在;温20?5,?。

4 积积制积

用分料器或四分法积积积分至要求的量～烘干或积干后～拌把积积分成将数匀并

大致相等的积用。两份

3松散堆积密度

取积积一～用小积积积积容量筒口中心上方份将从50mm积徐徐倒入～积积积以自由

落落下～容量筒上部积积堆～且容量筒四周溢积积～停止加料。除去凸出体当体即

容量口表面的积粒～以合适的积粒入凹陷部分～使表面稍凸起部分和凹陷部并填

分的积大致相等;积积积程中积防止积容量筒,～出积积和容量筒积积量。体触称

4积密堆积密度

取积积一分三次入容量筒。完每一积后～在筒底积放一根直积份装装径16mm的

积积～筒按住～左右交替积积地面各将25次～然后入第二积。第二积积后～用同积装装

方法积积;但筒底所积积筋的方向第一积放置方向垂直,～然后再入第三积～第与装

三积积后用同积方法积积;但筒底所积积筋的方向第一积积的方向平等,。积积完装与装填

积～再加积积直至超积容量筒筒口～用积尺沿筒口积积刮去高出的积积～用适合的积粒并填体称平凹陷部分～使表面稍凸起部分和凹陷部分的积大致相等～取积积和容量筒

积积量～精至确10g。

6 积果积算积定与

36.1 松散或积密堆积密度按下式积算～精至确10kg/m,

ρ =;G-G,/ V×1000112

3式中,ρ——松散堆积密度或积密堆积密度～积位kg/m～1

G——容量筒和积积的积积量～积位g～1

G——容量筒的积重～积位g～2

V——容量筒容积～积位L。

6.2 空隙率按下式积算～精至确1%,

υ =;1-ρ/ρ,×100012

式中,υ——空隙率～积位%～0

3ρ——松散或积密堆积密度～积位kg/m～1

3ρ——表积密度～积位kg/m～2

36.3 堆积密度取次积积积果的算积平均积～精至两确10 kg/m。空隙率取次积积积两

果的算积平均积～精至确1%。

6.4 采用修积积比积法积行积定。

7 容量筒的校正方法

将温度积;20?2,?的积用水积容量筒～用一璃板沿筒口推移～使装玻

其积积水面。擦干筒外壁水分～然后出其积量～精至称确10g。容量筒容积按

下式积算～精至确1mL,

V=G-G11

式中,V——容量筒容积～积位mL～

G——容量筒、璃板和水的积积量～积位玻g～1

G——容量筒和璃板的积量～积位玻g。2

范文三：级配碎石施工组织设计(5)

级配碎石

一、级配碎石施工工艺流程图

二、准备工作

1．向驻场监理单位呈报“基层开工报告单”，经同意后方可进行基层施工。 2．土基、垫层、底基层及其中埋设的各种沟、管等隐蔽构筑物，必须经过自检合格，报请驻场监理单位检验，签字认可后，方可铺筑其上面的基层

3．各种材料进场前，应及早检查其规格和品质，不符合技术要求的不得进场。材料进场时，应检查其数量，并按施工平面图堆放，而且还应按规定项目对其抽样检查，检查结果报驻场监理单位。

4．级配碎石基层正式施工前，应铺筑试验段。

三、施工放样

1．恢复中心线，每10m设标桩，桩上划出基层设计高和基层松铺厚度。 松铺厚度＝压实厚度×松铺系数

2.中心线两侧宜按路面设计图设置标桩,在桩上划出设计高和虚铺高度，这样做是为了使基层的高程、厚度和平整度达到质量标准。

四、计算材料用量

根据基层的厚度、宽度（按设计图纸）及预定的干密度，计算各段的干集料数量。

五、运输和摊铺集料

1．在摊铺段两侧先培土（除挖方道槽外），以控制基层的宽度和厚度。 2．可用自卸翻斗车运输集料。装车时，应控制每车料的数量相同。 3．卸料距离应严格控制，通常由专人指挥卸料，避免铺料过多或不够。 4．卸料和摊铺通常由远而近全断面摊铺，尽量不留纵缝。

5．应事先通过试验确定集料的松铺系数，人工摊铺混合料时，其摊系数约为1.40～1.50，平地机摊铺混合料时，其松摊系数约为1.25～1.35。

6．检验松铺材料层的厚度，视其是否符合预计要求，必要时，应进行减料

2

或补料工作。

7．未筛分碎石摊铺、平整后，在其较潮湿情况下，向上运送石屑，用平地机并辅以人工将石屑均匀摊铺在碎石层上。

六、拌和整型

1．拌和采用稳定土拌和机拌和级配碎石，也可采用平地机或多铧犁与圆盘耙相配合进行。

用稳定土拌和机拌和时一般不少于2遍，用平地机一般需6遍。

用多铧犁与缺口圆盘耙相配合，用多铧犁在前面翻拌，圆盘耙在后面拌和，一般需拌2～6遍。

在拌和过程中，用洒水车洒足所需水分。拌和结束时，混合料的含水量应该均匀，并较最佳含水量大1%左右，没有粗细颗粒离析现象。

2．整型 用平地机对拌和的混合料进行整平、整型，并用拖拉机、平地机或轮胎压路机在初步整平的基层上快速碾压一遍，以暴露潜在的不平整，便于找补。通常整型要1～2次。

七、碾压

1．整型后，当混合料含水量等于或略大于最佳含水量时，应立即用12t以上三轮压路机、振动压路机进行碾压，由两侧向中间碾压，直到达到规定的压实度。

2．严禁压路机在已完成的或正在碾压的基层上“调头”或急刹车。

八、接缝的处理

两作业段的横缝衔接处，应搭接拌和。第一段拌和后，留5m～8m不进行碾压；第二段施工时，前段留下的未压部分与第二段一起拌和整平后进行碾压。 应尽量避免纵缝，在必须分两幅铺筑时，纵缝应搭接拌和。前一幅全宽碾压密实，在后一幅拌和时，应将相邻的前幅边部约30m搭接拌和，整平后一起碾压密实。

范文四：级配碎石

级配碎石

材料准备：级配碎石最大粒径应不大于技术规范要求，级配碎石颗粒组成和塑性指数应满足技术规范要求的规定。

试验段：

A．正式施工前，选取碎石碾压试验段，测定混合料的级配组成、碎石垫层的最佳含水量、均匀性、压实度、承载比，使混合料达到最佳的压实系数、压实遍数、压实程序和施工工艺。

B．通过试验段实验，以检查所采用的设备能否满足摊铺和压实的施工工艺要求。 C．检验施工组织是否合理、切合实际，运输路线是否合理，是否满足生产要求。 D．通过实验段的铺筑，确定正式摊铺成型时的松铺系数、机械配备在实际施工时的工作状态、各工序的施工时间和次数，以利于施工中和监理工程师对摊铺效果进行检查和评价。

摊铺前1天内，由测量人员在摊铺范围测设高标准基准线，基准线标高与摊铺面的坡度一致。碎石采用自卸汽车直接来料，连续、均匀地将料卸入经过压实的土基上，用推土机配合装载机进行摊铺。平地机找平完毕后，人工进行修整，在摊铺过程中，使用水准仪对各工序施工后碎石层标高进行检测，计算出最佳松铺厚度和各机械施工的合理时间和施工遍数。

正式摊铺

A、集料运输：根据运输道路路况现以配备了载重在 25t 以上的东风牌自卸车 15 辆,其数量将根据施工进度及现场需求进行调整。

B、 摊铺级配碎石：将掺拌好的级配碎石用自卸车按计量倒运到施工段落，用推土机按控制高程整平，洒水车洒水湿润。

C、 洒水调节含水率：水车洒水加湿，试验室检查含水率，保证混合料的含水率超过最佳含水率约2%～3%。

D、 整平：用平地机进行整平，整平时紧跟拉线检查高程、横坡，整平时应注意消除粗细集料离析现象。高程控制要考虑压实系数的预留量。

E、碾压：

①、混合料经摊铺、整形后，含水量接近最佳含水量时，应立即进行碾压，碾压长度以 50～80m 为宜，碾压段落层次分明，设有明显的分界标志并形成连续碾

压，坚持遵循初压和终压均采用静压的原则，以减小变形和提高表层密实度、平整度。第一遍稳压要用YZ18振动压路机静压，然后微振一遍，再重振两遍，然后碾压两遍，达到要求。

2、施工放样

工程技术部用全站仪每10m定出级配碎石摊铺两侧坡脚线，在土路肩侧使用人工培土，以控制级配碎石摊铺宽度。测量控制桩间距设10m一个，采取内、外边桩控制标高。标高控制桩测设完成后，在施工段的两端打钢筋桩，用紧线器拉紧钢丝绳以不产生挠度为准，拉引力不小于800N,钢丝绳长度以100～200m为宜，且其直径为2mm或3mm。钢丝绳张紧完成以后，由测量人员把其固定在钢筋桩横杆的凹槽内用扎丝绑牢，接着调整横杆使钢丝绳平面位置等于垫层压实厚度乘以松铺系数加上摊铺机基准相对标高，松铺系数定为1.30。由钢丝线来控制摊铺机的传感器，以控制级配碎石面高程。

3、碾压机械、摊铺机械就位

混合料拌和前，认真检查摊铺机各个部位，保证各操作系统性能完好，然后移位就位、等料。压路机停于摊铺机之后，并清理压路机轮。

4、拌和

级配碎石采用集中厂拌法。采用WCD-600型和WCD-500型拌和设备集中拌和，保证配料精确，性能完好。为了使现场级配碎石能够在接近最佳含水量下碾压,在拌和过程中的加水量需要略高出配合比设计确定的最佳含水量0～２%，并根据天气、运距等因素实时调整，做到配料准确，拌和均匀，无粗细料离析现象。拌和现场配备一名试验员跟踪检测拌和料的含水量及各种集料的配比情况，发现异常及时调整或停止生产。含水量按要求频率检查，做好记录。各料斗配备1-2名工作人员，时刻监视各料斗的上料下料情况，及时排除下料堵塞，不出现卡堵现象。

5、运输

采用15～20t自卸汽车运料，料斗上用篷布覆盖，以减少混合料含水量的丧失。运料车装满料后由拌和站出发，经店忠路、合马路，从龙塘互通立交收费站上高速，绕机场互通立交至高速公路右幅，最后到达施工地段。运料车在摊铺作业面以外调头，倒退驶入摊铺现场，避免破坏下承层。为了保证连续摊铺，现场存料

车不少于5辆，卸车时，由专人指挥运料车在摊铺机前10-30cm处停车，避免撞击摊铺机。

6、摊铺

摊铺前下承层路基表面应适量洒水，保持湿润。采用ABG423 型摊铺机和中大摊铺机进行摊铺。在摊铺过程中，速度为1.5m/min～2.2 m/min为宜，垫层在开始摊铺3～6米长时，现场技术人员立即检测摊铺面的标高及横坡，合格后，再继续摊铺。正常施工时，摊铺机每前进10米，检测级配碎石摊铺顶面标高，检测位置同路基顶面检测位置，记录下数据，并根据之前测量的级配碎石底面标高计算出级配碎石松铺厚度及横坡度。同时设专人检测摊铺平整度,不合格时,立即进行调整并记录。

在摊铺机前进过程中，两机纵向距离宜保持在５～８米之间，且相对距离要保持稳定。螺旋搅拌笼两端的混合料高度要保持和送料螺旋同高或稍低，否则应立即停止摊铺，等混合料输送充足后再开始摊铺。摊铺机行走时，应先传送混合料，再行走摊铺。运输车应距摊铺机料斗10～30cm左右停车。由摊铺机前顶靠住汽车后轮，再起斗卸料。摊铺机行进时，应始终保持同路线方向行驶，摊铺机行走时标尺上自然垂落的左右测平传感器的中心应对准级配碎石左右控制边线，以保证摊铺宽度、厚度准确。 7 碾压

混合料经摊铺与整型后,立即在级配碎石垫层全宽范围内进行碾压。 碾压过程中，级配碎石的表面始终保持潮湿，当混合料的含水量在最佳含水量（-0.5％～1％）时进行碾压。如表面水蒸发得快，需要及时喷洒少量的水，以混合料表面润湿为准。

第一遍YZ18碾压,第二、三遍采用LSS220强振2遍，第四遍XP261碾压一遍后立即进行压实度检测，采用YZ18进行第5遍强振压实，第六遍采用YZ18强振碾压后，最后用XP261碾压收光一遍。

压路机碾压速度头两遍采用1.5～1.7km/h,待混合料稳定后，然后用2.0～

2.5km/h速度碾压。压路机弱振振幅为1.5～2.0mm，振动频率为29～32HZ，激振力为200～270KN；强振振幅为1.08～1.5mm，振动频率为32～35HZ，激振力为270～350KN。为保证底基层两侧边缘的压实度，采用PBVC-606型平板夯对边缘进行夯实。

我们采用横向垂直接头，用3m靠尺检测在平整度符合要求处，划直线铲除多余料，用装载机装运，运离施工地段，为今后接缝做好了前期准备工作。在整个试验段的拌和、摊铺、碾压过程中，工程技术人员进行大频率的跟踪检测，检测结果见附表。终压结束后，立即用土工布覆盖基层表面，并用水车均匀洒水进行养护。

范文五：级配碎石

河北工业大学

工程硕士专业学位论文开题报告

含级配碎石过渡层的沥青路面结构研究

姓 名:

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年 月 日

含级配碎石过渡层的沥青路面结构研究

1 研究背景

目前，我国高速公路90%以上采用半刚性基层沥青路面，沥青面层厚介于9～23cm，半刚性基层、底基层总厚介于40～80cm。就目前大多数高等级公路半刚性基层沥青路面而言，其整体强度、抗永久变形、抗行车荷载疲劳破坏能力均较强，能适应重交通，因而半刚性基层沥青路面结构仍是高等级路面主要结构形式。然而，半刚性基层沥青路面也存在着一些严重的问题，主要表现在：

（1）半刚性基层沥青路面裂缝严重

半刚性材料的干缩和温缩使得半刚性基层不可避免开裂，并由此形成沥青面层反射裂缝。半刚性基层沥青路面裂缝问题日益突出，并已成为该结构的主要缺陷。国内已建裂缝率最高达640m／1000m2，现场钻芯取样观察表明，裂缝中有50％以上为半刚性基层先裂而导致沥青面层开裂的反射裂缝，南方地区因温差小及无冰冻，沥青面层裂缝中反射裂缝比例更大，反射裂缝的产生，会在一定程度上导致结构强度的削弱，例如，裂缝处弯沉增大从而加速面层弯曲破坏，同时波传试验表明裂缝处半刚性基层回弹模量明显降低，从而影响了路面结构的整体强度。

（2）半刚性基层沥青路面结构排水条件差

半刚性基层沥青路面严重的裂缝，为雨水进入路面结构提供了通道。这些水部分可能顺着基层裂缝继续下渗以软化路基，而大部分水分滞留在面层与基层间，由于缺乏适当的排水通道，在行车荷载高速作用下产生较大的动水压力而冲刷基层造成唧浆。这一过程的反复作用最终导致基层丧失支撑及与面层的联结，从而导致沥青面层出现网裂等破坏。

目前，国内外为减少半刚性基层沥青路面的反射裂缝，一方面进行半刚性基层材料的合理组成设计，如调整结合料用量与比例，增加粗骨料用量并严格设计级配，以尽可能减小其温缩和干缩系数，增加抗裂性能。但是这样做，仍不能从根本上消除半刚性材料的开裂；另一方面，通过增加沥青面层厚度以防止基层反射裂缝，为此需要将沥青面层厚度增加至15～25cm，这在经济上又不合算。在沥青面层和半刚性基层之间铺设一层弹性模量低、韧性好的材料作为应力吸收层，以吸收半刚性基层反射裂缝是目前国内外工程实践中应用较多的一项工程措施。根据所用材料的不同，中间层综合起来有以下几类：土工织物或格栅、应力吸收层、橡胶沥青封层和应力吸收膜等。但是土工织物有以下缺点：雨天不能施工，天气条件要求高；抗剪能力差，难以避免外部荷载的垂直剪切破坏作用；耐腐蚀性差，一般使用一两年；防裂效果不明显；不能及时排除从面层渗入的水分等。玻纤格栅等应力吸收薄膜铺装时，其变形受温度变化的影响波动较大，给施工带

来诸多不变：其存在导致基层和面层施工接缝处理困难，在路面碾压过程中易变形、重叠，而且当路面反射裂缝不可避免地发生后，其存在不利于水的排泄。应力吸收层造价相对较高，加上施工过程中压实控制难度较大，应用往往仅限于高速公路。此外国内外尚有采用沥青稳定碎石作为中间层，但是沥青稳定碎石亦具有较高的模量，特别是低温下，半刚性基层的裂缝尖端的集中应力仍会使其开裂进而引起沥青上面层的开裂，反射裂缝亦不能避免。

2 研究的目的与意义

采用具有一定厚度和严格级配要求的优质级配碎石作过渡层，半刚性材料作下卧基层的上柔下刚式“倒装结构”组合基层沥青路面一方面在很大程度上能够防止或减少半刚性基层反射裂缝，同时级配碎石基层还有排水功能。因此，这种结构既发挥了半刚性基层沥青路面高强度的优点，又在很大程度上克服了其缺点。具体体现在：级配碎石层吸收和消减了半刚性基层裂缝尖端应力和应变，减少和延缓了反射裂缝的产生；具有严格级配要求的优质级配碎石基层可起到路面排水基层作用；级配碎石过渡层进一步改善了其下半刚性基层可能遭受的不利水温状况，大大减小了半刚性基层的温度、湿度变化及由此产生的温缩、干缩应力，在很大程度上消除了半刚性基层的固有裂缝；由于下卧层刚性大，级配碎石易于获得高密实度，同时较高刚度的下卧层有利于其上碎石基层非线性的充分发挥，使得这种结构能较好地承受重交通的疲劳作用。

无论是作为半刚性基层与沥青面层之间的过渡层还是作为柔性路面的基层，级配碎石都将是一种十分具有潜力的路面材料。因此，开展级配碎石的研究、应用，对于改变目前我国千篇一律的半刚性基层沥青路面结构形式，并解决由此引发的各种病害，丰富我国的道路结构方式，有着重大的现实意义。

3 国内外研究现状

3.1 国外研究现状

级配碎石作为一种无结合料处治粒料，在国外的应用极为普遍，至今仍广泛用于柔性路面的基层。主要的研究内容可以体现在如下几个方面：

(1)级配碎石材料应力－应变非线性特性

由于粒料类基层材料明显的弹塑性特点，应力－应变关系通常不是线性关系而是线性关系，其回弹模量也不是常数，而是依赖于材料的应力状态。即模量因汽车荷载小、路面结构层次及各层次的厚度和刚度不同以及所处路面结构内的位置不同而不同柔性基层路面中级配碎石层的力学性能对于整个道路结构整体性有很大的影响作用，而成为国外的研究重点之一。对于粒状材料的本构模型理论归纳起来有两大类：一是弹性非线性模型理论.它弹性理论为基础，在各微小的荷载增量范围内，把土体看作弹性材料，从一个荷载增变化到另一个荷载增量，土体的弹性常数发生变化，以考虑非线性；二是弹塑性模型论，认为土体的变形包括

弹性和塑性变形两部分，把弹性理论和塑性理论结合起来建本构模型。通常将粒状材料分成多层以调节回弹模量在交通和荷载的作用下沿深度变应力改变而发生的变化。

其中k-θ模型是最经典的级配碎石模型。Yandell(1966)指出在高侧限压力水平下，偏应力的影响很小；Seed(1967)也认为回弹模量是主应力之和或体积应力的函数(如第一主应力不变量)；Hicks和Monismith(1971)得到同样的结论：

。式中；K1和K2为动三轴试验获得的回归常

数。自20世纪60年代以来，在大多数实验室和足尺研究中，k-θ模型成为基本的模量-应力关系。1986年AASHTO指中推荐使用k-θ模型。后来Uzan又对k-θ模型进行修改，模型被定义，式中σd为施加的偏应力。通过增加偏应力来说明其剪切性能，Uzan模型与实际结果吻合和更好。这主要在于Uzan模型能真实反映剪应力和剪应变对碎材料性能的影响。

(2)永久变形

级配碎石最大的不足就是整体性较差、塑性变形较大，由此可能引发的问题就是车辙、抵抗永久变形能力不足。因此国外许多学者也对其进行了研究。瑞典的皇家技术学院公路工程分院的F.Lekarp和英国诺丁汉大学的A.Dawson（1997年）给出一种新的模拟无结合粒料材料永久变形行为的模型，该模型在考虑最大剪应力比及应力路径的情况下，将在任何给定荷载作用次数下的永久轴向应变表达为应力的函数，模拟结果与安定理论相吻合。在低应力比情况下永久变形的累积保持不变达到一个平衡状态，从中可以得到一个极限应力比，即是所谓的安定极限，在这一极限以上材料发生增量失稳或渐变失效。

荷兰代尔夫特工程大学的A.A Van Niekerk花费六年时间专注于路面粒料层行为研究，指出对薄层沥青路面及低质量基层底基层材料而言，源于基层、底基层及路基的永久变形应该作为一个设计标准考虑。这些路面的使用寿命不能单单只考虑沥青层及路基应变。并认为把握好基层材料的应力依赖行为对理解永久变形非常重要。

德国德累斯顿大学的Sabine Werkmeister致力于未处治粒料的永久变形行为研究，他研究的首要目的是分析确认几种对道路永久变形行为影响显著的变量，如荷载作用次数、含水量、应力史、应力水平、粒料密度、级配、形状、表面粗糙度等的影响；在大量重复荷载三轴实验的基础上建立模型，用以描述和计算在路面结构中使用的未处治粒料材料的永久变形。再应用有限元计算法来建立一个解析路面设计模型，这个模型现在正在德雷斯诺大学的道理工程中心进行研究。

(3)横观各向同性的研究

横观各向同性是正交各向异性的一种，当在正交各向异性模型中，如果材料的某个平面上的性质相同，即为横观各向同性体，可以用水平方向与垂直方向的弹性模量比表示。各向异性包括内在的各向异性以及应力引起的各向异性等。内在的各向异性主要是由于材料的沉降或者排列引起的。一般情况下颗粒由于重力而沉降，非球状的颗粒的长边与重力方向相垂直，结果就使竖向的刚度要比水平方向的刚度要求高。另一方面，道路中的粒料层要求被压实达到最大密度，这样就可以提供足够的支撑能力和减少弯沉。在压实过程中由于施加在上面的竖直压实荷载作用，粒料层竖向方向的刚度要比水平方向的大。换句话说，内在的各向异性可定义为由于重力和压实引起的粒状材料的内在物理特性。

应力引起的各向异性可定义为物体由于施加的应力引起塑性应变而产生的物理特性。车辆荷载的作用主要引起相对较大数量的可恢复的和一些不可恢复的(塑性)变形。在塑性变形中一些颗粒之间的接触点消失，一些颗粒破裂，一些颗粒相对的滑动并形成一些新的接触点。作为塑性应变的结果，在交通前存在的内在各向异性发生了改变。因此，粒料层在交通荷载作用下之前和之后变形的特性是不同的。因此，应力引起的各向异性可定义为由于车辆经过引起的粒料层回弹变化以及由于施加在粒料层上的重复荷载引起的内在各向异性的变化。

国外的实验证明，碎石材料具有明显的横观各向同性特性。一些研究表明，对于粘性土，其水平方向与垂直方向的弹性模量比为0.9～4之间，而对于砂和碎石类粒料其模量比降到0.2。美国伊利诺伊大学的研究也表明，传统柔性路面的碎石类材料的水平刚度普遍比垂直方向的要低，对于密级配粒料材料，若假定材料为各向同性体，其泊松比常常大于0.5。一些碎石类材料的试验也表明随着主应力比的增加，材料的横观各向同性特性将更加明显。通过对不同类型粒料的研究分析，基层碎石类材料的水平向弹性模量与垂直向的比值在3%～21%之间，其剪切模量与垂直向的比值在18%～35%之间。美国的伊利诺伊大学的还开发了具有创新意义的三轴仪(UI-FastCell)，能较好地解决在测定碎石类材料横观各向同性弹性参数时所遇到的一些问题，而且稳定度和精度都较好。作为美国国家合作公路研究项目NCHRP4-23的一部分，粒状类材料的试验特性的研究中，UI-FastCell仪器被用做确定不同应力比条件下的材料横观各向同性的弹性模量，用以调查材料的横观各向同性弹性模量与粒料质量和强度特性之间的关系。

(4)级配碎石层的设计指标

加州承载比即CBR值(California Bearing Ratio)是美国加州福利亚洲提出的一种评定基层材料承载能力的试验方法，以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并采用标准碎石的承载能力为标准，以相对值的百分数表征CBR值。由于CBR的实验方法简单，设备造价低廉，在许多国家得到广泛应用。它是衡量无粘结粒料强度的重要指标。

然而在试验方法上，它所施加的荷载是一种静荷载，这与车轮作用与路面结构的荷载是不同的；CBR值反映的是材料在荷载作用下变形的一个点的特性，反应不出变形的发展过程，无法预测材料在使用过程中的变形发展过程。

因此国外更多的把研究着重于级配碎石的模量研究上。动三轴试验仪器的广泛使用，使直接测量模量的方法已成为设计中的首选方法。然而室内三轴试验中，所施加的荷载(偏压与围压)如何能更好的与路面实际状况更好的联系，并建立实验室测得的模量与预期的设计模量或现场模量之间的关系，仍有待研究。此外，在AI、AASHTO和SHELL等设计方法中均考虑到级配碎石层的模量与和邻层的厚度、模量以及本层的厚度之间的关系，将级配碎石层看作一层，通过室外现场测得的模量进行公式回归。但是取统一的模量值忽视了级配碎石的非线性特性，并未考虑级配碎石内在性质的影响。

在国外的中、轻交通道路上，最广泛的应用是将较厚的级配碎石层铺筑于薄层沥青层下，而对于重交通沥青路面一般都选取较厚的沥青层，级配碎石层相对较薄。此时路面的承重层，不仅包括基层，更主要的是依靠沥青层。国外近年来还对级配碎石的力学特性进行了研究，对试验条件、设备、试件成型方法、尺寸、材料类型、级配等都提出比较明确的要求。同时也有一些尚未解决的问题，如级配碎石的永久变形、长期性能、施工控制方法等。因此，有必要对级配碎石的材料组成、设计方法、施工质量控制等展开研究。

3.2 国内研究现状

近年来国内半刚性沥青路面使用过程中反射裂缝问题日益突出，为研究防止反射裂缝的问题，铺筑了一些试验路。如“七五”国家攻关项目惠州试验路土工布夹层防裂对比研究，河北正定试验路改性沥青应力吸收膜中间层及级配碎石基层防裂对比研究，西安试验路级配碎石基层防裂对比研究，沪宁高速公路无锡试验路级配碎石基层防裂对比研究，宁连一级公路淮阴试验路段级配碎石基层及土工格栅夹层防裂对比研究。通过对这些试验路的系统观测和分析，初步证实10～20cm级配碎石的加入对于防止、减少和延迟反射裂缝及其发生有较好效果。但这些研究几乎全部停留在试验路观测上，并未作深入的研究与探讨。随后东南大学的何兆益通过试验路的观测以及室内试验对级配碎石进行了分析研究。通过不同级配的试验结果对比，得到力学性能良好的级配以及成型方法。由于级配碎石的非线性特性，对其分别进行了动三轴和静三轴的试验。对具有优质级配碎石基层的半刚性沥青路面弯沉、沥青面层底面弯拉应力进行了深入分析，提出级配碎石半刚性基层的合理厚度。并对级配碎石层控制反射裂缝的原因以及施工方法进行了初步的探讨。哈尔滨大学的曹建新就级配碎石基层材料的组成结构和动力特性进行了研究。通过对主骨架、细集料以及混合料的CBR值、回弹模量值与永久变形的对比研究，得出组成机构是影响物理力学性质的决定性因素，而组成结构的形成是级配与工艺综合作用的结果。通过不同试验的对比，得出具有较

高强度的优质级配以及成型方式。从以上的国内研究现状可以知道，虽然试验路的观测结果均表明级配碎石防止反射裂缝的作用，级配碎石的设计原则并不清楚，对级配碎石这类松散级料的施工方法与质量控制均未提出要求。因此对于结构设计参数的选取以及影响因素的分析等问题还有待进一步的研究。

4 主要研究内容

级配碎石无论是作为防止反射裂缝的过渡层还是作为柔性路面的基层，对于解决目前半刚性基层早期破坏的问题，特别是针对我省大部冬季气温偏低的特点，都将具有重大意义。本课题旨在通过级配碎石的力学性能寻求更为合理的级配；并通过三轴试验研究级配碎石材料模量的影响因素；对级配碎石过渡层以及级配碎石柔性基层进行结构分析；通过实验路探究级配碎石的施工工艺及控制方法。在对影响级配碎石性能的各个环节研究的基础上，提出一些结论及建议，以供规范完善、补充，并对实际工程应用提供技术参考。

论文通过室内实验及理论分析，结合实验路的铺筑展开系统完善的研究工作。主要包括以下内容：

(1)级配组成研究：在分析级配碎石材料的组成、结构和强度形成原理及影响因素基础上，结合新规范提供的“无结合料材料的级配组成”，对级配碎石的级配进行研究，并通过力学性能的验证，提出不同类型混合料的更为合理的级配组成。

(2)三轴试验研究：通过室内动三轴试验，分析围压、偏压、级配、含水量等因素对级配碎石模量的影响；研究级配碎石的抗剪强度及抵抗永久变形的能力。

(3)路面结构组合研究：利用KENPAVE路面设计程序，通过选取不同的结构参数，对级配碎石基层沥青路面以及设有级配碎石过渡层的半刚性基层沥青路面分别进行结构受力分析，研究不同参数对结构受力的影响，并对级配碎石基层沥青路面结构设计方法进行研究。

5 技术路线及需要解决的关键技术

5.1 技术路线

首先资料收集：包括级配碎石的组成设计、级配碎石的合理级配范围、级配碎石材料参数；然后通过室内试验研究分析级配碎石材料的组成、结构和强度形成原理及影响因素；根据已有的资料开展利用室内三轴试验分析不同因素对级配碎石力学特性的影响；根据级配碎石的非线性特征，利用Kenpave路面力学分析软件分析含碎石过渡层沥青路面材料的力学响应规律。

图5-1 技术路线示意图

5.2 需要解决的关键技术

（1）资料收集、理论分析：包括级配碎石的组成设计、级配碎石的合理级配范围、级配碎石材料参数。

（2）利用室内三轴试验分析不同因素对级配碎石力学特性的影响；

（3）根据级配碎石的非线性特征，利用Kenpave路面力学分析软件分析含碎石过渡层沥青路面材料的力学响应规律。

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