CN114323977A - 水稳碎石基层的损伤连续测试系统及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水稳碎石基层的损伤连续测试系统及其测试方法，包括：设置于有机玻璃环境箱中的水稳碎石基层试件，夹持装置用于夹持并支撑水稳碎石基层试件；加载装置包括试验台和双轨压力头，试验台用于承放有机玻璃环境箱，双轨压力头悬置于试验台上方，且双轨压力头与水稳碎石基层试件的承压面抵接以用于给水稳碎石基层试件提供载荷；测量子系统用于获取水稳碎石基层试件的表面散斑和放射性影像并将表面散斑和放射性影像传输至数据处理子系统；传感子系统用于获取水稳碎石基层在损伤连续测试过程中的测试数据并将测试数据传输至数据处理子系统；数据处理子系统连接测量子系统和传感子系统，以用于处理表面散斑、放射性影像和测试数据。
Description
技术领域
本发明涉及道路测试技术领域，具体涉及一种水稳碎石基层的损伤连续测试系统及其测试方法。
背景技术
水泥稳碎石(简称水稳碎石)通常由粒料、水泥材料及混合材料组成。由于其具有强度高、稳定性好、承载力大等优点，因而被广泛用于道路基层。然而，水泥稳定碎石易产生水化收缩和温度收缩，并且随着道路成型时间推移，其承压性能、强度、稳定性等皆存在不同程度的损伤，严重影响水泥稳定碎石材料的耐久性。
目前，水稳碎石基层的损伤阶段基本分为三阶段，其中，三阶段分别为第一阶段：水稳碎石基层的早期水化收缩和温度收缩变形阶段；第二阶段，水化收缩和温度收缩基本停止后，受车辆运行影响，水稳碎石基层会承受疲劳载荷，从而其拉长面会发生弹性形变甚或是塑性形变(拉长面指与承压面相对设置的一面)，即发生水稳碎石基层发生逐步损伤、开裂的现象；第三阶段：在水稳碎石基层开裂破坏后，不断承受车辆运行的冲击载荷，从而发生彻底碎裂现象。目前，对于水稳碎石基层的研究多集中于其耐久性评价，针对水稳碎石基层三阶段开裂性能试验系统的研究较为缺乏，不能多尺度、全方位、多阶段的观察、记录、测试水泥稳定碎石完整的开裂过程，导致人们对水泥稳定碎石开裂机理认识不足，同时影响用户对于水稳碎石基层的损伤预测，从而进一步影响长寿命路面的建设。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水稳碎石基层的损伤连续测试系统，以解决现有的水稳碎石基层损伤连续测试系统无法准确模拟道路损伤三阶段的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明提供一种水稳碎石基层的损伤连续测试系统，所述损伤连续测试系统包括：水稳碎石基层试件；有机玻璃环境箱，所述水稳碎石基层试件设置于所述有机玻璃环境箱中，夹持装置，所述夹持装置用于夹持并支撑所述水稳碎石基层试件；加载装置，所述加载装置包括试验台和双轨压力头，所述试验台用于承放所述有机玻璃环境箱，所述双轨压力头悬置于所述试验台上方，且所述双轨压力头与所述水稳碎石基层试件的承压面抵接以用于给所述水稳碎石基层试件提供载荷；测量子系统，所述测量子系统用于获取所述水稳碎石基层试件的表面散斑和放射性影像并将所述表面散斑和所述放射性影像传输至数据处理子系统；以及传感子系统，所述传感子系统用于获取所述水稳碎石基层在损伤连续测试过程中的测试数据并将所述测试数据传输至所述数据处理子系统；数据处理子系统，所述数据处理子系统连接所述测量子系统和所述传感子系统，以用于处理并显示所述表面散斑、所述放射性影像和所述测试数据；控制子系统，所述控制子系统连接所述加载装置、所述测量子系统和所述数据处理子系统。
可选择地，所述水稳碎石基层试件通过水稳碎石混合料和智能骨料颗粒混合而成，所述智能骨料颗粒用于获取所述水稳碎石基层试件的内部响应特征。
可选择地，所述有机玻璃环境箱至少包括壳体和盖板，所述盖板上开设有供所述双轨压力头贯穿的开口。
可选择地，所述夹持装置包括沿所述水温碎石基层试件长度方向延伸的限位支撑杆、位于所述限位支撑杆两端的两个夹具，以及位于所述限位支撑杆下方的高聚物材料垫板，所述限位支撑杆分别与两个所述夹具和所述高聚物材料垫板可拆卸连接。
可选择地，两个所述夹具可相对于所述限位支撑杆滑动。
可选择地，所述夹持装置具有用于测量所述水稳碎石基层试件水化收缩阶段的第一工作状态、用于测量所述水稳碎石基层试件施加载疲劳载荷阶段的第二工作状态，以及用于测量所述水稳碎石基层试件施加冲击载荷的第三工作状态；在所述第一工作状态，所述限位支撑杆支撑所述水稳碎石基层试件，所述夹具夹持所述水稳碎石基层试件；在所述第二工作状态，拆卸两个所述夹具，所述限位支撑杆支撑所述水稳碎石基层试件，所述双轨压力头与所述水稳碎石基层试件抵接，以施加疲劳载荷给所述承压面；在所述第三工作状态，拆卸所述限位支撑杆和两个所述夹具，所述水稳碎石基层试件与所述高聚物材料垫板抵接，所述双轨压力头与所述水稳碎石基层试件抵接，以施加冲击载荷给所述承压面。
可选择地，所述测量子系统包括多个应变片、第一线性位移传感器和第二线性位移传感器，多个所述应变片贴装于所述水稳碎石基层试件上，所述第一线性位移传感器装设于所述水稳碎石基层试件的拉长面，所述第二线性位移传感器设置于所述双轨压力头上，并且位于其双轨之间。
可选择地，所述加载装置包括支撑架、传动组件和控制组件，所述支撑架固定于所述实验台上并用于支撑所述双轨压力头，以使所述双轨压力头悬置于所述试验台上方，所述传动组件连接所述双轨压力头和所述控制组件，所述控制组件控制所述传动组件带动所述双轨压力头沿垂直于所述试验台的台面所在的方向上做往复直线运动。
可选择地，所述加载装置还包括环境控制箱，所述试验台和所述支撑架位于所述环境控制箱中，所述环境控制箱中的温湿度可调且所述环境控制箱包括环境传感器，所述环境传感器用于获取所述环境控制箱中的温湿度数据。
本发明还提供一种基于上述的水稳碎石基层的损伤连续测试系统的测试方法，所述测试方法包括：
S1：制备水稳碎石基层试件；
S2：在所述水稳碎石基层试件上划分并标记空间网格，以用于对所述水稳碎石基层试件不同位置损伤差异的研究；
S3：获取所述水稳碎石基层试件的表面散斑；
S4：放置所述水稳碎石基层试件于所述有机玻璃环境箱中；
S5：采用位移限制收缩试验方法，观测并记录所述水稳碎石基层试件在所述有机玻璃环境箱中的水化收缩和温度收缩，以获得所述水稳碎石基层试件第一阶段的试验数据；
S6：调整夹持装置的工作状态，并采用所述双轨压力头对所述承压面施加疲劳载荷，以获得所述水稳碎石基层试件第二阶段的试验数据；
S7：再次调整所述夹持装置的工作状态，并采用所述双轨压力头对所述承压面施加冲击载荷，以获得所述水稳碎石基层试件第三阶段的试验数据；
S8:判断所述有机玻璃环境箱中的环境参数、所述夹持装置的工作状态以及所述双轨压力头的力学参数是否分别达到预设条件，若是，结束；否则返回步骤S4。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过水稳碎石基层试件模拟道路、双轨压力头模拟车辆车轮并且环境控制箱控制有机玻璃环境箱中的温度环境和湿度环境，能够还原现实道路，从而使得测试结果更加准确；
2、本发明所提供的测试系统，能够通过对水稳碎石基层试件的三阶段损伤连续测试，获取不同阶段、不同环境条件下水稳碎石计基层试件的不同损伤程度，从而便于后期损伤预警和维修；
3、本发明加载装置和夹持装置的存在，能够准确调整水稳碎石基层试件不同阶段的力学数据，从而最大程度的模拟水稳碎石基层道路的早期收缩微裂、中期损伤累积和后期持续碎裂的变化情况。
附图说明
图1为本发明所提供的水稳碎石基层的损伤连续测试系统的加载装置的结构示意图；
图2为本发明所提供的水稳碎石基层第一阶段的损伤连续测试系统的夹持装置的结构示意图；
图3为本发明所提供的水稳碎石基层第二阶段的损伤连续测试系统的夹持装置的第二工作状态结构示意图；
图4为本发明所提供的水稳碎石基层的损伤三阶段结果示意图；
图5为本发明所提供的水稳碎石基层的损伤连续测试方法的流程图。
附图标记说明
1-水稳碎石基层试件；11-承压面；12-拉长面；13-智能骨料颗粒；2-有机玻璃环境箱；21-壳体；22-盖板；3-夹持装置；31-限位支撑杆；32-夹具；33-高聚物材料垫板；4-加载装置；41-试验台；42-双轨压力头；43-支撑架；44-传动组件；45-控制组件；46-环境控制箱；51-应变片；52-第一线性位移传感器；53-第二第一线性位移传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明提供一种水稳碎石基层的损伤连续测试系统，参考图1至图3所示，所述损伤连续测试系统包括：
水稳碎石基层试件1；
可选择地，所述水稳碎石基层试件1通过水稳碎石混合料和智能骨料颗粒13混合而成，所述智能骨料颗粒13用于获取所述水稳碎石基层试件1的内部响应特征。这里，智能骨料颗粒13是由耐高温高强度材料3D打印而成，具有真实石料类似的形状、大小和棱角度；其在本发明中具有以下功能：
测量所述水稳碎石基层试件内部的应力突变、开裂行为，以及水稳碎石基层试件内部的环境变化(如温湿度变化)，在本发明中，能够通过对上述应力突变、开裂行为以及水稳碎石基层试件内部的环境变化，获得震动和/或信号突变，从而反映出水稳碎石基层试件损伤阶段的变化；此外，其能够实时采集时间、温度、三轴应力、三轴加速度等数据，蓝牙无线传输至云端服务器；分析路面结构内部各层应力、应变随时间的变化情况，反算路面结果模量，并评价路用性能。内部相应特征指的是水稳碎石试件1所承受的载荷、局部变形、加速度、角速度和温湿度等参数。具体地，在本发明中，水稳碎石混合料可采用不同水泥体积掺量(3.0％、4.5％、6.0％)，不同级配类型(骨架密实型、悬浮密实型)制备而成，集料最大公称粒径10mm～13mm。
除此之外，水稳碎石混合料中放置经表面处理的多颗智能骨料颗粒13，智能骨料颗粒13像碎石一样嵌入成型后的试件，用于采集试件内部温度、湿度、应力、应变、三轴加速度、角速度等数据，该智能骨料颗粒13尺寸19mm×19mm×19mm，质量43g、采样频率0～100Hz。
有机玻璃环境箱2，所述水稳碎石基层试件1设置于所述有机玻璃环境箱2中；具体地，由于在本发明中，需要获取水稳碎石基层试件1的表面散斑和放射性影像，且有机玻璃相较于普通材料，其透光性好、X射线吸收率低，能够满足观察、扫描、数字图像的拍摄要求，且其强度和刚度能够满足水稳碎石基层试件1加载手里的要求，因此选用有机玻璃作为环境箱的材料。
夹持装置3，所述夹持装置3用于夹持并支撑所述水稳碎石基层试件1；在本发明中，夹持装置3可以作为早期收缩开裂时的位置限制装置，也可以作为试件开裂后的固定装置，具体地，在本发明所提供的实施例中，所述夹持装置3包括沿所述水温碎石基层试件长度方向延伸的限位支撑杆31、位于所述限位支撑杆31两端的两个夹具32，以及位于所述限位支撑杆31下方的高聚物材料垫板33，当然，为了能够适应三阶段测试的不同道路环境模拟，以便于对夹持装置3的结构进行调整，所述限位支撑杆31分别与两个所述夹具32和所述高聚物材料垫板33可拆卸连接。
此外，为了便于夹持装置3能够适配不同规格的水稳碎石基层试件1，可选择地，两个所述夹具32可相对于所述限位支撑杆31滑动。
除此之外，在水稳碎石基层试件1的三阶段，参考图2至图4所示，可选择地，所述夹持装置3具有用于测量所述水稳碎石基层试件1水化收缩阶段的第一工作状态、用于测量所述水稳碎石基层试件1施加载疲劳载荷阶段的第二工作状态，以及用于测量所述水稳碎石基层试件1施加冲击载荷的第三工作状态；在所述第一工作状态，所述限位支撑杆31支撑所述水稳碎石基层试件1，所述夹具32夹持所述水稳碎石基层试件1；在所述第二工作状态，拆卸两个所述夹具32，所述限位支撑杆31支撑所述水稳碎石基层试件1，所述双轨压力头42与所述水稳碎石基层试件1抵接，以施加疲劳载荷给所述承压面11；在所述第三工作状态，拆卸所述限位支撑杆31和两个所述夹具32，所述水稳碎石基层试件1与所述高聚物材料垫板33抵接，所述双轨压力头42与所述水稳碎石基层试件1抵接，以施加冲击载荷给所述承压面11。
具体地，分别对水稳碎石基层试件1的长宽高进行定义(参考2图所示)，水稳碎石基层试件1的长(图中D方向)相当于实际路面的宽向，水稳碎石基层试件1的宽(图中L方向)相当于实际路面的长向，两者高度等比例，因此，在进行第一阶段时，参考图2所示，由于路面长度固定，因此只能沿其宽度方向水化收缩和温度收缩，因而在本发明中，夹持装置3的第一工作状态为：两个夹具32沿水稳碎石基层试件1的长度方向分别夹持其两端部，若无限位杆支撑，则两个夹具32的夹持无效，因此为了限制水稳碎石基层试件1在长度方向的收缩，用限位支撑杆31支撑并连接两个夹具32，从而有效避免水稳碎石基层试件1的收缩。
此外，在第二阶段，参考图3所示，由于水化收缩和温度收缩停止，因此无需夹具32夹持，然而由于道路基层下方还设置有其他层面，为了模拟其他层面对基层的作用，因此设置限位支撑杆31于水稳碎石基层的下方，且道路受到车辆不断行驶，而对道路不断产生载荷，由于受车辆施加载荷，因此与承压面11相对设置的拉长面12不断被拉长，从而产生弹性形变直至塑性形变。
在第三阶段，由于水稳碎石基层试件1已经损坏，这时，其他层面对其不发生作用，因此可以拆卸，并且，由于在此阶段，道路若还未发生维修，则还要接受车辆不断行驶带来的冲击载荷，从而彻底发生碎裂破坏。
加载装置4，所述加载装置4包括试验台41和双轨压力头42，所述试验台41用于承放所述有机玻璃环境箱2，所述双轨压力头42悬置于所述试验台41上方，且所述双轨压力头42与所述水稳碎石基层试件1的承压面11抵接以用于给所述水稳碎石基层试件1提供载荷；为了使得双轨压力头42能够穿过有机玻璃箱直接与水稳碎石基层试件1接触，所述有机玻璃环境箱2至少包括壳体21和盖板22，所述盖板22上开设有供所述双轨压力头42贯穿的开口。当然，本领域技术人员能够想到的是，该开口的尺寸需与双轨压力头42的尺寸相适配，壳体21的长度和高度至少能够与水稳碎石基层试件1的长度和高度相适配，以使水稳碎石基层试件1能够容纳进有机玻璃环境箱2中。在本发明中，加载装置4采用UTM加载装置4，加载压头与UTM的主动轴连接，由碳素钢材料制作，在四点弯曲压头基础上改进，可以调节压头之间的相对位置，以模拟荷载空间差异效应；在有机玻璃外罩内另设温度、湿度传感器。
可选择地，所述加载装置4包括支撑架43、传动组件44和控制组件45，所述支撑架43固定于所述实验台上并用于支撑所述双轨压力头42，以使所述双轨压力头42悬置于所述试验台41上方，所述传动组件44连接所述双轨压力头42和所述控制组件45，所述控制组件45控制所述传动组件44带动所述双轨压力头42沿垂直于所述试验台41的台面所在的方向上做往复直线运动。这里需要说明的是，传动组件44和控制组件45可以是任意的结构形式，其两者配合以能够使得双轨压力头42沿垂直于试验台41的台面所在的方向上做往复直线运动即可。具体地，在本发明中，传动组件44为液压传动组件，具体包括油泵、液压缸、控制阀等，控制组件45包括控制主机和电源。当然，本领域技术人员也可结合本发明和实际需求具体设计传动组件44和控制组件45，本发明不予限制。
可选择地，所述加载装置4还包括环境控制箱46，所述试验台41和所述支撑架43位于所述环境控制箱46中，所述环境控制箱46中的温湿度可调且所述环境控制箱46包括环境传感器，所述环境传感器用于获取所述环境控制箱46中的温湿度数据。
测量子系统，所述测量子系统用于获取所述水稳碎石基层试件1的表面散斑和放射性影像并将所述表面散斑和所述放射性影像传输至数据处理子系统；可选择地，所述测量子系统包括多个应变片51、第一线性位移传感器52和第二线性位移传感器53，多个所述应变片51贴装于所述水稳碎石基层试件1上，所述第一线性位移传感器52装设于所述水稳碎石基层试件1的拉长面12，所述第二线性位移传感器53设置于所述双轨压力头42上，并且位于其双轨之间。具体地，多个应变片51用于获取该水稳碎石基层试件各个局部在承受载荷过程中的局部两点之间的相对变化状况，第一线性位移传感器52用于获取承压面11在承受载荷(包括冲击载荷和疲劳载荷)过程中局部的位移变化，第二线性位移传感器53用于获取拉长面在承受载荷(包括冲击载荷和疲劳载荷)过程中局部的位移变化。需要说明的是，在本发明中，多个应变片51、第一线性位移传感器52和第二线性位移传感器53与控制子系统的连接方式本发明不予限制，本领域技术人员可采用有线或无线的方式进行电连接。
在本发明中，采用VIC-3D测量子系统，VIC-3D测量子系统连续观测试件表面图像。LVDT(第一线性位移传感器52和第二线性位移传感器53)或应变片51测量的是局部(两粘结端之间)的相对位移，而VIC-3D记录的是试件表面观测区域内的数字图像演变，再通过DIC图像后处理软件就可获得应变场数据。此外，LVDT或应变片51测点之间出现开裂等大尺度位移，传感器会发生脱落而中断采集，而VIC-3D测试范围从2με至2000％。并采用高精度X射线工业CT对不同损伤、破坏程度的试件进行CT扫描，探索损伤开裂过程中材料内部细观演变，将有玻璃夹具32及试件整体扫描，扫描额定电压300kV，精度为4.5+L/75μm。
以及传感子系统，所述传感子系统用于获取所述水稳碎石基层在损伤连续测试过程中的测试数据并将所述测试数据传输至所述数据处理子系统；数据处理子系统，所述数据处理子系统连接所述测量子系统和所述传感子系统，以用于处理并显示所述表面散斑、所述放射性影像和所述测试数据；控制子系统，所述控制子系统连接所述加载装置、所述测量子系统和所述数据处理子系统。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过水稳碎石基层试件1模拟道路、双轨压力头42模拟车辆车轮并且环境控制箱46控制有机玻璃环境箱2中的温度环境和湿度环境，能够还原现实道路，从而使得测试结果更加准确；
2、本发明所提供的测试系统，能够通过对水稳碎石基层试件1的三阶段损伤连续测试，获取不同阶段、不同环境条件下水稳碎石计基层试件的不同损伤程度，从而便于后期损伤预警和维修；
3、本发明加载装置4和夹持装置3的存在，能够准确调整水稳碎石基层试件1不同阶段的力学数据，从而最大程度的模拟水稳碎石基层道路的早期收缩微裂、中期损伤累积和后期持续碎裂的变化情况。
本发明还提供一种基于上述的水稳碎石基层的损伤连续测试系统的测试方法，参考图5所示，所述测试方法包括：
S1：制备水稳碎石基层试件1；
S2：在所述水稳碎石基层试件1上划分并标记空间网格，以用于对所述水稳碎石基层试件1不同位置损伤差异的研究；
S3：获取所述水稳碎石基层试件1的表面散斑；
S4：放置所述水稳碎石基层试件1于所述有机玻璃环境箱2中；
S5：采用位移限制收缩试验方法，观测并记录所述水稳碎石基层试件1在所述有机玻璃环境箱2中的水化收缩和温度收缩，以获得所述水稳碎石基层试件1第一阶段的试验数据；
S6：调整夹持装置3的工作状态，并采用所述双轨压力头42对所述承压面11施加疲劳载荷，以获得所述水稳碎石基层试件1第二阶段的试验数据；
S7：再次调整所述夹持装置3的工作状态，并采用所述双轨压力头42对所述承压面11施加冲击载荷，以获得所述水稳碎石基层试件1第三阶段的试验数据；
S8:判断所述有机玻璃环境箱(2)中的环境参数、所述夹持装置(3)的工作状态以及所述双轨压力头(42)的力学参数是否分别达到预设条件，若是，结束；否则返回步骤S4。
在本发明所提供的基于所述水稳碎石基层的损伤连续测试系统的测试方法中，具体地，作为一种实施例，提供测试方法的三个过程，如下所示：
第一、数据准备和试验过程：
首先加工水稳碎石基层的缩尺模型(即本发明中的水稳碎石基层试件1)，制备不同材料配合比的水稳碎石混合料，拟采用不同水泥掺量(3.0％、4.5％、6.0％)，不同级配类型(骨架密实型、悬浮密实型)，集料最大公称粒径10～13mm。
其次，试件脱模成型形成一定强度后，为试件划分空间网格，并画好标记线，用于试件不同位置破坏差异的研究；另在试件表面标记散斑，用于VIC-3D拍摄。
调试并校核系统，使其能够准确记录性能演变过程中的荷载、轴向位移、局部应变及表面应变场等数据，最大程度地模拟水稳碎石早期收缩微裂、中期损伤累积、后期持续碎裂的“三阶段”。
基于模型试件，首先观测水稳碎石试件早期水化收缩变形(第一阶段)，采用限制位移的收缩试验方式，模拟水稳碎石服役早期水化收缩、产生微裂缝的过程，控制并改变环境箱内相对湿度、温度等测试条件，以探索不同早期服役环境条件下水稳碎石收缩、开裂规律。
在试件水化收缩基本停止后，卸掉两侧夹具32的螺栓，将限位支撑杆31作为四点弯拉试验的下部支撑基座。开始施加疲劳荷载(第二阶段)，使试件逐步损伤、开裂。多组试验可变化荷载频率、荷载幅值等参数。在加载全程通过LVDT、应变片51、智能骨料颗粒13等传感器同步采集荷载、局部变形、加速度、角速度、温湿度等参数。
在试件开裂破坏后，卸掉下部支撑杆，换成高聚物材料垫板33，垫板材料的模量与路基土接近。开始施加冲击缩试荷载，直至彻底碎裂破坏(第三阶段)。
第二、数据获取过程：
基于多路段现场轴载分布实测数据，通过概率统计法量化轴载空间分布频率等特征，以此作为室内试验施加荷载的参考依据。
全程采用VIC-3D连续采集试件表面数字图像，不同阶段采样频率可调整0.001～100Hz。
采用高精度X射线工业CT对不同损伤、破坏程度的试件进行CT扫描，探索损伤开裂过程中材料内部细观演变，将有玻璃夹具32及试件整体扫描，扫描额定电压300kV，精度为4.5+L/75μm。
在试件破坏后，在不同位置(压应力区、拉应力区、理论不受力区)、不同损伤程度(损坏核心区、损坏边缘区、无明显损坏区)切取多组试样，试验尺寸拟为φ10mm×10mm，制样过程中对试样采用低黏度环氧树脂进行冷镶，以免制样导致的二次损坏。
采用X射线三维显微镜对试样扫描，扫描额定电压160kV，最小体素70nm，最高空间分辨率0.7μm。
采用原位纳米力学测试系统再对试样进行微观力学成像分析，应用模量成像(Modulus Mapping)模式，分析目标区域测得256×256个点在振动荷载下的响应，动态加载频率为100～200Hz。
联合分析不同阶段试件的多源数据，分析力学响应参数、CT图像灰度、细-微观形貌特征之间的关系，建立传感信号与图像数据之间的同步演化关系。
第三、计算处理过程：
计算处理的LVDT、应变片51、智能骨料颗粒13采集到的数据，计算不同空间位置的模量动态演变结果，对比分析不同受力状态、不同采集方式所得模量计算结果差异。
计算处理的VIC-3D全程采集的数据，基于DIC技术配套的软件计算应变场演变规律。
计算处理不同损伤与破坏程度的试件CT扫描数据，采用VG Studio MAX软件，进行试件细/微观三维数字模型重建，定量分析试件的内部孔隙、裂缝、CT数(灰度值)的演变规律与不同位置的差异。
计算处理原位纳米力学测试数据，获取不同区域、不同累积损伤程度试样的相位图、模量成像图、表面形貌图等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水稳碎石基层的损伤连续测试系统，其特征在于，所述损伤连续测试系统包括：
水稳碎石基层试件(1)；
有机玻璃环境箱(2)，所述水稳碎石基层试件(1)设置于所述有机玻璃环境箱(2)中，
夹持装置(3)，所述夹持装置(3)用于夹持并支撑所述水稳碎石基层试件(1)；
加载装置(4)，所述加载装置(4)包括试验台(41)和双轨压力头(42)，所述试验台(41)用于承放所述有机玻璃环境箱(2)，所述双轨压力头(42)悬置于所述试验台(41)上方，且所述双轨压力头(42)与所述水稳碎石基层试件(1)的承压面(11)抵接以用于给所述水稳碎石基层试件(1)提供载荷；
测量子系统，所述测量子系统用于获取所述水稳碎石基层试件(1)的表面散斑和放射性影像并将所述表面散斑和所述放射性影像传输至数据处理子系统；以及
传感子系统，所述传感子系统用于获取所述水稳碎石基层在损伤连续测试过程中的测试数据并将所述测试数据传输至所述数据处理子系统；
数据处理子系统，所述数据处理子系统连接所述测量子系统和所述传感子系统，以用于处理并显示所述表面散斑、所述放射性影像和所述测试数据；
控制子系统，所述控制子系统连接所述加载装置、所述测量子系统和所述数据处理子系统。
2.根据权利要求1所述的水稳碎石基层的损伤连续测试系统，其特征在于，所述水稳碎石基层试件(1)通过水稳碎石混合料和智能骨料颗粒(13)混合而成，所述智能骨料颗粒(13)用于获取所述水稳碎石基层试件(1)的内部响应特征。
3.根据权利要求1所述的水稳碎石基层的损伤连续测试系统，其特征在于，所述有机玻璃环境箱(2)至少包括壳体(21)和盖板(22)，所述盖板(22)上开设有供所述双轨压力头(42)贯穿的开口。
4.根据权利要求1所述的水稳碎石基层的损伤连续测试系统，其特征在于，所述夹持装置(3)包括沿所述水温碎石基层试件长度方向延伸的限位支撑杆(31)、位于所述限位支撑杆(31)两端的两个夹具(32)，以及位于所述限位支撑杆(31)下方的高聚物材料垫板(33)，所述限位支撑杆(31)分别与两个所述夹具(32)和所述高聚物材料垫板(33)可拆卸连接。
5.根据权利要求4所述的水稳碎石基层的损伤连续测试系统，其特征在于，两个所述夹具(32)可相对于所述限位支撑杆(31)滑动。
6.根据权利要求4所述的水稳碎石基层的损伤连续测试系统，其特征在于，所述夹持装置(3)具有用于测量所述水稳碎石基层试件(1)水化收缩阶段的第一工作状态、用于测量所述水稳碎石基层试件(1)施加载疲劳载荷阶段的第二工作状态，以及用于测量所述水稳碎石基层试件(1)施加冲击载荷的第三工作状态；
在所述第一工作状态，所述限位支撑杆(31)支撑所述水稳碎石基层试件(1)，所述夹具(32)夹持所述水稳碎石基层试件(1)；
在所述第二工作状态，拆卸两个所述夹具(32)，所述限位支撑杆(31)支撑所述水稳碎石基层试件(1)，所述双轨压力头(42)与所述水稳碎石基层试件(1)抵接，以施加疲劳载荷给所述承压面(11)；
在所述第三工作状态，拆卸所述限位支撑杆(31)和两个所述夹具(32)，所述水稳碎石基层试件(1)与所述高聚物材料垫板(33)抵接，所述双轨压力头(42)与所述水稳碎石基层试件(1)抵接，以施加冲击载荷给所述承压面(11)。
7.根据权利要求1所述的水稳碎石基层的损伤连续测试系统，其特征在于，所述测量子系统包括多个应变片(51)、第一线性位移传感器(52)和第二线性位移传感器(53)，多个所述应变片(51)贴装于所述水稳碎石基层试件(1)上，所述第一线性位移传感器(52)装设于所述水稳碎石基层试件(1)的拉长面(12)，所述第二线性位移传感器(53)设置于所述双轨压力头(42)上，并且位于其双轨之间。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的水稳碎石基层的损伤连续测试系统，其特征在于，所述加载装置(4)包括支撑架(43)、传动组件(44)和控制组件(45)，所述支撑架(43)固定于所述实验台上并用于支撑所述双轨压力头(42)，以使所述双轨压力头(42)悬置于所述试验台(41)上方，所述传动组件(44)连接所述双轨压力头(42)和所述控制组件(45)，所述控制组件(45)控制所述传动组件(44)带动所述双轨压力头(42)沿垂直于所述试验台(41)的台面所在的方向上做往复直线运动。
9.根据权利要求8所述的水稳碎石基层的损伤连续测试系统，其特征在于，所述加载装置(4)还包括环境控制箱(46)，所述试验台(41)和所述支撑架(43)位于所述环境控制箱(46)中，所述环境控制箱(46)中的温湿度可调且所述环境控制箱(46)包括环境传感器，所述环境传感器用于获取所述环境控制箱(46)中的温湿度数据。
10.一种基于权利要求1-9中任意一项所述的水稳碎石基层的损伤连续测试系统的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括：
S1：制备水稳碎石基层试件(1)；
S2：在所述水稳碎石基层试件(1)上划分并标记空间网格，以用于对所述水稳碎石基层试件(1)不同位置损伤差异的研究；
S3：获取所述水稳碎石基层试件(1)的表面散斑；
S4：放置所述水稳碎石基层试件(1)于所述有机玻璃环境箱(2)中；
S5：采用位移限制收缩试验方法，观测并记录所述水稳碎石基层试件(1)在所述有机玻璃环境箱(2)中的水化收缩和温度收缩，以获得所述水稳碎石基层试件(1)第一阶段的试验数据；
S6：调整夹持装置(3)的工作状态，并采用所述双轨压力头(42)对所述承压面(11)施加疲劳载荷，以获得所述水稳碎石基层试件(1)第二阶段的试验数据；
S7：再次调整所述夹持装置(3)的工作状态，并采用所述双轨压力头(42)对所述承压面(11)施加冲击载荷，以获得所述水稳碎石基层试件(1)第三阶段的试验数据；
S8:判断所述有机玻璃环境箱(2)中的环境参数、所述夹持装置(3)的工作状态以及所述双轨压力头(42)的力学参数是否分别达到预设条件，若是，结束；否则返回步骤S4。
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