寒区沥青混合料在水-热-力三场耦合作用下的损伤效应

doi:10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230588

摘要/Abstract

摘要：

为了明确寒区冰晶体冻胀对透水沥青混合料的影响效应，开展了透水沥青混合料的水-热-力三场耦合损伤特性研究。基于典型透水沥青混合料初始温度场、初始水分场的分析开展了冰晶体动胀模式下位移场、应力场、应变场的研究，得出原位动胀和分凝动胀的发生时机、冻胀应力和变形等在水平方向和垂直方向的分布特性，明确了冰晶体动胀效应在透水沥青混合料内部的基本变化规律。本文研究结果可为寒冷地区透水沥青混合料的设计提供技术支撑。

关键词: 道路工程, 透水沥青混合料, 冰晶体模拟, 水-热-力耦合分析, 损伤机理

Abstract:

In order to understand the effect of ice crystal frost heave on permeable asphalt mixture in cold region， the water-heat-force coupling damage characteristics of permeable asphalt mixture were studied in this paper. Based on the analysis of the initial temperature field and initial water field of typical permeable asphalt mixture， the displacement field， stress field and strain field under the dynamic expansion mode of ice crystal were studied， and the distribution characteristics of the occurrence time of in-situ dynamic expansion and separation dynamic expansion， frost heave stress and deformation in the horizontal and vertical directions were obtained， and the basic change law of the dynamic expansion effect of ice crystal in the permeable asphalt mixture was clarified. The research results provide technical support for the design of permeable asphalt mixture in cold area.

Key words: road engineering, permeable asphalt mixture, ice crystal simulation, water-heat-force coupling analysis, damage mechanism

中图分类号:

U414

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图/表 19

表1

表2

图1

表3

表4 -18

图2

表5

2021年11月~2022年2月的最高和最低气温 (℃)"

温度值	11月	12月	1月	2月
$T m a x$	4	-2	-14	-8
$T m i n$	-14	-25	-21	-20

表5

图3

图4

图5

图6

图7

图8

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图10

图11

图12

图13

图14

参考文献 18

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级配类型	空隙率/%	各筛孔通过率/%
级配类型	空隙率/%	16.0	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
13-Ⅰ	20	100.0	96.5	66.1	18.8	15.0	11.5	8.7	6.1	5.4	4.6
13-Ⅱ	23	100.0	91.6	61.3	16.7	13.2	10.2	7.2	5.8	5.1	4.3
13-Ⅲ	25	100.0	90.0	60.0	13.2	12.1	10.2	9.0	7.8	6.5	5.6
16-Ⅰ	20	95.0	80.0	57.5	21.0	16.0	12.0	9.5	7.5	5.5	4.0
16-Ⅱ	23	92.0	72.8	46.2	16.8	14.2	12.0	10.2	8.4	7.2	6.0
16-Ⅲ	25	90.0	70.0	45.0	12.0	10.0	6.0	4.0	3.0	3.0	2.0

级配类型	骨料尺寸/mm					空隙等效直径/mm
级配类型	15	12	7	4	2	4.75	2.36
13-Ⅰ	-	7	43	100	282	28	99
13-Ⅲ	-	7	45	105	294	33	114
13-Ⅲ	-	7	48	111	311	35	124
16-Ⅱ	2	8	41	93	259	28	99
16-Ⅱ	2	8	43	97	271	33	114
16-Ⅲ	2	8	44	99	279	35	124

级配类型	E	级配类型	E
13-Ⅰ	526	16-Ⅰ	559
13-Ⅱ	437	16-Ⅱ	462
13-Ⅲ	380	16-Ⅲ	302