(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111560084.0 (22)申请日 2021.12.20 (71)申请人 广东鸿高建 设集团有限公司 地址 523506 广东省东莞 市企石镇江南大 道3号恒基楼10 3号 申请人 长沙理工大 学 (72)发明人 张华涛　 (74)专利代理 机构 北京智行 阳光知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11738 代理人 王亮军 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种改良煤矸石-膨胀土的最佳掺石量快速 确定方法 (57)摘要 本发明提供一种改良煤矸石 ‑膨胀土的最佳 掺石量快速确定方法， 通过击实试验确定每一煤 矸石掺入量下改良煤矸石 ‑膨胀土的最大干密度 和最佳含水率， 基于最大干密度和最佳含水率确 定每一煤矸石掺入量所对应的承 载比； 通过动三 轴试验分析不同围压、 偏应力、 大气压强、 初始 干 密度以及煤矸石掺入量的改良煤矸石 ‑膨胀土的 回弹模量特性， 基于回弹模量特性拟合得到预估 模型参数基于承载比和回弹模量特性确定改良 煤矸石‑膨胀土的回弹模量预估模型； 基于预估 模型参数和回弹模量预估模型得到改良煤矸石 ‑ 膨胀土的回弹模量值； 基于回弹模量确定改良煤 矸石‑膨胀土的掺石量， 模型物理意义明确、 结构 简单， 为不具备三轴试验条件的单位提供了明显 的工程便利。 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 114372423 A 2022.04.19 CN 114372423 A 1.一种改良煤矸石 ‑膨胀土的最佳掺石量快速确定方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 通过击实试验确定每一煤矸石掺入量下 改良煤矸石 ‑膨胀土的最大干密度和最佳含水 率， 基于所述 最大干密度和所述 最佳含水率确定每一煤矸石掺入量所对应的承载比； 通过动三轴试验分析不同围压、 偏应力、 大气压强、 初始干密度以及煤矸石掺入量的所 述改良煤矸石 ‑膨胀土的回弹模量特性， 基于所述回弹模量特性拟合得到预估 模型参数； 基于所述承载比和所述 回弹模量特性确定所述改良煤矸石 ‑膨胀土的回弹模量预估模 型； 基于所述预估模型参数和所述 回弹模量预估模型得到所述改良煤矸石 ‑膨胀土的回弹 模量值； 基于所述回弹模量确定所述改良煤矸石 ‑膨胀土的掺石量。 2.根据权利要求1所述的改良煤矸石 ‑膨胀土的最佳掺石量快速确定方法， 其特征在 于， 所述改良煤矸石 ‑膨胀土的回弹模量预估 模型为： 其中， MR为回弹模量值， λGG为煤矸石掺入量， εCBR为煤矸石掺入量所对应的承载力， ρini 为初始干密度， σ3为围压， σd为偏应力， σatm为大气压强， α1、 α2、 α3、 α4、 α5为模型参数。 3.根据权利要求1所述的改良煤矸石 ‑膨胀土的最佳掺石量快速确定方法， 其特征在 于， 所述通过击实试验确定每一煤矸石掺入量下改良煤矸石 ‑膨胀土的最大干密度和最佳 含水率， 包括： 将煤矸石及膨胀土进行24小时烘干处理， 烘干完成后， 依次配置煤矸石掺量为0、 10％、 20％、 30％、 40％、 50％的煤矸石 ‑膨胀土试件用料， 并依据 2％梯度差完成含 水率的配置， 配 置完成且闷料 处理24小时后， 选用重型击实法对煤矸石 ‑膨胀土分三层进 行击实， 每层击实 次数为98次， 选取 试件中心部分确定其 最大干密度及最佳含水率。 4.根据权利要求1所述的一种改良煤矸石 ‑膨胀土的最佳掺石量快速确定方法， 其特征 在于， 所述通过动三轴试验分析不同围压、 偏 应力、 初始干密度以及煤矸石掺入量的所述改 良煤矸石 ‑膨胀土的回弹模量特性， 包括： 制备煤矸石掺入量为0、 10％、 20％、 30％、 40％、 50％， 初始干密度为1.6g/cm3、 1.7g/ cm3、 1.8g/cm3、 1.9g/cm3、 2.0g/cm3， 含水率为最佳含水率， 直径为100mm且高度为200mm的 改良煤矸石 ‑膨胀土试件； 制 件完成后， 进行荷载形式为半正弦波， 频率为1Hz， 加载时间为 0.2s且间歇时间为0.8s的动三轴试验； 其中， 围压选取10kPa、 20kPa、 30kPa、 40kPa， 偏应力 选取10kPa、 20kPa、 30kPa、 40kPa； 每个加载序列的应力水平完成之后， 选用最后5次加载循 环的试验结果计算回弹模量特性。 5.根据权利要求2所述的改良煤矸石 ‑膨胀土的最佳掺石量快速确定方法， 其特征在 于， 所述α1为0.55， α2为‑0.05， α3为‑0.87， α4为0.42， α5为‑0.78。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114372423 A 2一种改良煤矸石 ‑膨胀土的最佳掺石量快速确定方 法 技术领域 [0001]本发明涉及道路工程技术领域， 涉及一种改良煤矸石 ‑膨胀土的最佳掺石量快速 确定方法。 背景技术 [0002]膨胀土在我国西南地区分布十分广泛， 随着该地区交通基础设施建设的迅猛发展 及施工成本的考虑， 在筑路材料贫乏地区采用膨胀土作为路基填土势在必行。 然而， 膨胀土 是一种典型的高塑性非饱和黏土， 多裂隙、 吸水膨胀、 失水收缩等工程特性使得应用该填土 的路基常在环境变动与车辆荷载综合作用下易出现不同程度的刚度衰减， 给公路建设带来 极大危害。 [0003]为保障膨胀土路基在运营过程中的稳定性， 目前工程中常见处置方法多为添加外 掺剂(如水泥、 生石 灰)对膨胀土进 行改良， 但该种改良方法类属于化学改良的范围， 其往往 具有一定的时效性， 且对环境存在一定不利影响。 因此， 在保护环境、 提高经济效率的前提 下本发明应用煤矸石对膨胀土路基进 行物理改良， 从而达到抑制膨胀土不良特性并提高其 稳定性的目的。 然而， 由于各个因素(物理因素、 应力因素)的综合影响， 改良煤矸石 ‑膨胀土 的最佳掺石量 不易直接量化确定。 发明内容 [0004]有鉴于此， 本 发明提供了一种改良煤矸石 ‑膨胀土的最佳掺石量快速确定方法， 从 而精确、 快速的对改良煤矸石 ‑膨胀土的最佳掺石量进行确定 。 [0005]为达到上述目的， 本发明实施例的技 术方案是这样实现的： [0006]本发明实施例提供了一种改良煤矸石 ‑膨胀土的最佳掺石量快速确定方法， 所述 方法包括： [0007]通过击实试验确定每一煤矸石掺入量下改良煤矸石 ‑膨胀土的最大干密度和最佳 含水率， 基于所述 最大干密度和所述 最佳含水率确定每一煤矸石掺入量所对应的承载比； [0008]通过动三轴试验分析不同围压、 偏应力、 大气压强、 初始干密度以及煤矸石掺入量 的所述改良煤矸石 ‑膨胀土的回弹模量特性， 基于所述回弹模量特性拟合得到预估模型参 数； [0009]基于所述承载比和所述回弹模量特性确定所述改良煤矸石 ‑膨胀土的回弹模量预 估模型； [0010]基于所述预估模型参数和所述回弹模量预估模型得到所述改良煤矸石 ‑膨胀土的 回弹模量 值； [0011]基于所述回弹模量确定所述改良煤矸石 ‑膨胀土的掺石量。 [0012]可选地， 所述改良煤矸石 ‑膨胀土的回弹模量预估 模型为： [0013] 说　明　书 1/6 页 3 CN 114372423 A 3