一种盐分对道路基层拱胀破坏影响的分析方法

本发明涉及道路基层拱胀分析，尤其涉及一种盐分对道路基层拱胀破坏影响的分析方法。

背景技术：

1、水泥稳定碎石基层具有强度高、刚度大、整体性强、稳定性和耐久性好等优点，因此，水泥稳定碎石基层沥青面层是我国公路路面常用的一种结构形式；水泥稳定碎石基层在实际使用过程中，存在路面横向拱胀的情况，调查研究表明，拱胀一般在道路投入运营后的1～2年出现，且每年夏季路面拱起现象最为严重，拱胀间距分布不均匀，为了更好的解决拱胀问题，亟需一种盐分对道路基层拱胀破坏影响的分析方法。

2、经检索，中国专利申请号为cn202110877658.0的专利，公开了一种基于时序卷积网络的道路基层应变分析方法，先对自动化道路监测系统获取的长期监测数据进行原始数据预处理，在此基础上采用皮尔逊相关性分析，以达到输入数据降维的目的，从而提升模型的预测精度，最后挑选出合适时间段的数据一起输入到时序卷积网络模型进行训练，学习监测数据特征，针对每个时间段之间并不连续的问题，采用权重自迁移的训练方式，使得历史信息特征在下一时间端内相对更加明显，更易被模型学习，有助于提高模型的记忆能力，减少过拟合。上述专利中的分析方法存在以下不足：针对水泥稳定碎石基层的拱胀情况不能根据实际情况，提供很好的分析，还有待改机。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种盐分对道路基层拱胀破坏影响的分析方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种盐分对道路基层拱胀破坏影响的分析方法，包括如下步骤：

4、sa1：戈壁盐渍土地区路面拱胀成因分析；

5、sa2：热-盐作用下水稳碎石击实特性分析；

6、sa3：热-盐作用下水稳碎石强度特性分析；

7、sa4：热-盐作用下水稳碎石变形特性分析；

8、sa5：热-盐作用下水稳碎石单轴压缩本构模型分析；

9、sa6：热-盐作用下水稳碎石多轴损伤破坏准则及本构模型应用。优选的：所述戈壁盐渍土地区路面拱胀成因分析，包括如下步骤：

10、sb1：准备调查工具；在路面病害区域进行现场调查；记录拱胀形态、拱胀平面发育情况、拱胀发育时间相关特征；

11、sb2：典型路段基层测试，测试方向包括基层芯样强度分析、微观结构和腐蚀产物分析、基层材料盐分分析；

12、sb3：原材料盐分测试，测试包括碎石集料盐分分析、拌合用水盐分分析；

13、sb4：在路面病害区域进行现场温度监测；记录基层温度变化情况；用温度计对基层进行温度测量；每隔一定时间记录一次基层温度变化情况。

14、进一步的：所述典型路段基层测试的具体方式为：

15、准备测试工具；在典型路段采集基层芯样；进行基层芯样强度分析，测试参数包括基层芯样强度、剪切强度；

16、使用采样器采集基层芯样；将采集的基层芯样置于电子天平上进行称重，记录称重值；将基层芯样放入压力机中进行压缩试验，记录强度值；

17、进行微观结构和腐蚀产物分析，测试参数包括基层材料的微观结构、腐蚀产物的种类和含量；使用显微镜观察基层芯样的微观结构；将基层芯样置于离心机中进行离心分离，分离出腐蚀产物；使用显微镜观察腐蚀产物的种类和含量，并记录相关参数；

18、进行基层材料盐分分析，测试参数包括基层材料的盐分含量；使用采样器采集基层芯样；将采集的基层芯样置于电子天平上进行称重，记录称重值；将基层芯样放入电导仪中进行盐分测试，记录盐分含量。

19、进一步优选的：所述原材料盐分测试的具体方式为：

20、准备测试工具；采集碎石集料样品，进行盐分分析；在典型路段采集碎石集料样品；将采集的碎石集料样品置于电子天平上进行称重，记录称重值；将碎石集料样品放入电导仪中进行盐分测试，记录盐分含量；采集拌合用水样品，进行盐分分析；在现场采集拌合用水样品；将采集的拌合用水样品置于电导仪中进行盐分测试，记录盐分含量。

21、作为本发明一种优选的：所述热-盐作用下水稳碎石击实特性分析，包括如下步骤：

22、sc1：进行击实试验，对击实结果进行研究，得到最大干密度、最佳含水量数据；

23、sc2：进行sem试验；

24、sc3：进行eds试验；

25、sc4：对空隙结构表征分析，得到空隙数量、空隙分布特征、空隙总面积占比、空隙形状系数数据。

26、作为本发明进一步优选的：所述热-盐作用下水稳碎石强度特性分析，包括如下步骤：

27、sd1：进行强度测试试验；

28、sd2：根据无侧限抗压强度、劈裂强度、弯拉强度的变化规律构建强度预测模型；

29、sd3：利用图像采集装置对试件破坏特征进行特征采集，包括无侧限抗压强度试件破坏特征、劈裂强度试件破坏特征、弯拉强度前试件破坏特征；

30、sd4：根据特征进行分析。

31、作为本发明再进一步的方案：所述热-盐作用下水稳碎石强度特性分析中，依据无侧限抗压强度、劈裂强度、弯拉强度试验数据，试件的无侧限抗压强度、劈裂强度、弯拉强度随硫酸钠含量的变化预测模型如下：

32、fs＝k*f0*(1+as+bs2)；

33、式中：k、a、b——系数；

34、fs——硫酸钠含量变化时的无侧限抗压强度、劈裂强度、弯拉强度，mpa；

35、f0——硫酸钠含量为0％时的无侧限抗压强度、劈裂强度、弯拉强度，mpa；

36、s——硫酸钠含量。

37、在前述方案的基础上：所述热-盐作用下水稳碎石变形特性分析，包括如下步骤：

38、se1：设计龄期阶段变形特性研究试验，通过游标卡尺变形测试、sem试验和eds试验分析变形变化规律及其微观特性；

39、se2：设计高温运营期变形特性研究试验，通过应变片变形测试、sem试验和eds试验，分析变形变化规律、膨胀系数变化规律及其微观特性。

40、在前述方案的基础上优选的：包括如下步骤：

41、sf1：收集样品和分析测试：收集道路基层样品和盐分样品，进行化学分析测试；

42、sf2：盐分腐蚀试验：将道路基层样品置于含有不同盐分浓度的盐水中，进行盐分腐蚀试验，模拟实际道路中盐分的影响；

43、sf3：统计分析：将强度测试数据与基础数据进行对比分析，分析温度、硫酸盐、水泥含量等因素对道路基层强度变化规律的影响；

44、sf4：建立数学模型：根据统计分析结果，建立数学模型，预测盐分对道路基层强度的影响；采用回归分析、人工神经网络方法建立模型；

45、sf5：优化改进：验证数学模型的准确性，对模型进行优化改进，通过实际道路工程数据的验证来进一步完善和优化模型。

46、在前述方案的基础上进一步优选的：所述收集样品和分析测试中，将收集到的样品放置于干燥、清洁的容器中，避免污染和水分的蒸发；采用离子色谱仪、原子吸收光谱仪仪器进行分析样品水分中硬度、氯离子、硫酸根离子指标；将道路基层样品进行物理和化学分析，采用干燥箱、压实仪、万能材料试验机测定含水率、固结度、抗压强度基础数据。

47、本发明的有益效果为：

48、1.本发明采取现场调查、室内试验、理论分析、数值模拟相结合的方法，对热-盐作用下水泥稳定碎石基层拱胀及损伤机理进行分析；对路面拱胀病害成因进行了系统地分析；基于研究区大温差和水稳碎石高含盐量的特点，对热-盐作用下水稳碎石击实特性、强度特性、变形特性进行了合理的分析；考虑热-盐作用下水稳碎石多轴受压应力状态，对水稳定碎石单轴压缩本构模型、多轴损伤破坏准则与损伤本构模型进行了分析，从而能够更好的判断出盐分对道路基层拱胀破坏的影响。

49、2.本发明结合研究区域施工季节与运营期的气温特征，进行了不同硫酸钠含量及水泥含量下水稳碎石强度及变形测试，从宏观角度分析了强度与变形的变化特性；应用图像处理技术分析了材料的破坏特征；结合sem与eds测试结果，从微观角度分析了侵蚀产物填充孔隙的程度；在此基础上，从宏微观角度分析了热-盐作用下水稳碎石材料变形及强度变化机制，建立了热-盐作用下水稳碎石强度预测模型。