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路面结构层中常用的半刚性基层在使用过程中出现了受温度、湿度影响大,超载后破坏较快,易产生反射裂缝等缺点。我国研究人员已经开始着重研究排水效果更好、能有效控制反射裂缝的级配碎石柔性基层。本文通过对7种级配碎石进行CBR试验、三轴剪切试验和永久变形试验研究了作为基层材料级配碎石的应力分布,CBR强度以及其影响因素,三轴抗剪强度和变形特性,为级配碎石基层的推广提供技术支持。本文选用石灰岩作为试验材料,在验证其基础性能的满足材料使用要求的前提下,设计了7种级配碎石,并通过击实试验确定了材料的最佳含水率和最大干密度。然后,通过ABAQUS有限元软件计算半刚性基层和柔性基层两种类型的路面结构层,分析其的受力特点上的差异。结合当前国内外研究成果和力学经验设计方法,设计了34种常用的粒料基层路面结构,对34种路面结构进行三维有限元模拟计算,确定了柔性基层、底基层内的第三主应力分布规律和分布范围。根据计算结果确定实验室永久变形试验的应力水平。其次,进行CBR试验,通过CBR值,筛选出符合规范要求的4种级配,分别用于各等级公路的基层和底基层。研究CBR与级配碎石级配的关系,结果表明:CBR与级配曲线、细度模数以及平均粒径有一定的关系。为满足CBR要求,级配碎石可参考以上参数进行设计。对7种级配碎石在最佳含水率下进行进行三轴剪切试验,研究三轴试验参数与CBR之间的关系。对筛选出的4种级配碎石在不同含水率和压实度下进项三轴试验,以摩尔-库伦强度准则为基础确定级配碎石的破坏准则,分析了摩尔-库伦参数的与含水率和压实度的关系。在以上模拟计算和试验的基础上进行级配碎石永久变形试验。通过试验发现级配碎石的弹性变形为级配碎石本身的特性,含水率对级配碎石弹性变形有一定影响。级配碎石的含水率、围压和偏应力对级配碎石的塑性变形影响显著。在实际级配碎石柔性基层中,对基层内的含水率和超载情况的严格控制可以有效地防止级配碎石发生破坏。