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云南高海拔地区沥青混合料性能仿真研究

魏星  
【摘要】: 云南高海拔地区,在气候特征上属于湿润温带-寒温带气候,而青藏高原多属于半干旱和干旱-高原寒带季风性气候,其降雨量远远高于青藏高原。由于气候条件的不同,使得其筑路条件也就不同,在青藏高原筑路面临的主要问题是多年冻土问题,而云南高海拔地区则没有多年冻土问题,筑路面临的主要是季节性冻融问题。就冻融问题而言,云南高海拔地区的冻融问题远比我国北方地区冻融问题严重,主要表现在其冻融期较长(最长达300天),且冻融变化频繁。因此,在云南高海拔地区筑路,即不能套用青藏高原地区相关筑路经验,也不能套用北方地区解决冻融问题的经验,而必须根据云南高海拔地区的具体特点,有针对性的研究开发其筑路技术。 随着云南高海拔地区公路建设的发展,近年来由于当地季节性冻融原因即其特殊的气候环境,使得路面修筑过程中出现的工程问题及使用期的早期破坏现象越发明显。当前的沥青混合料级配组成设计基本上仍是沿用传统的实验-观察的现象学经验方法,应用先进的计算手段、力学分析工具,定量地分析微观或细观尺度沥青混合料的力学特征,对深刻理解沥青混合料的力学机理与改进沥青混合料组成设计方法有重要意义。当前研究工作在数字图像获取与处理技术、虚拟力学计算软件、分形原理等方面得到了迅速发展,这些技术的发展已被认为是道路工程界非常有潜力的一些研究发展方向。 由于特殊的地理及气候条件,云南高海拔地区沥青路面病害较其他更为复杂,为了研究云南高海拔地区特殊气候条件下沥青混合料的力学性能,本文在借鉴国内外相关研究成果的基础上,结合云南高海拔地区特殊的气候条件,建立适用于模拟沥青混合料真实相互作用的离散单元模型进行计算机虚拟试验,通过实验结果和数值模拟结果对比分析,建立宏观与细观参数之间的关系。在室内试验结果分析总结的基础上,在获得科学数据的基础上进行理论分析和评价,探讨PFC2D模拟沥青混合料大粒径的可行性分析。


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