周志刚  姜小磊

(长沙理工大学公路工程学院,湖南长沙　410076)

摘要：灰色关联理论可在系统内部各因素变化的情况下衡量系统之间关联性的大小。文中以某种固土剂加固土为例,应用灰色关联理论,通过9项指标的试验研究,对3种掺加固化剂方案进行了比选,得到最优设计方案。结果表明,采用灰色关联理论偏离度指标能够较好地评价各种配比加固土综合路用性能之间的差异,并得到最优方案。

关键词：公路;灰色关联理论;偏离度;固化剂;加固土

中图分类号：U416.1　文献标识码：A　文章编号：1671-2668(2008)05-0066-03

公路工程中经常会遇到设计几个结构方案或进行配比方案试验的情况,同时,每个方案又有几项指标对比,怎样在综合考虑各项指标的前提下优选出合适的结构方案或配比方案是一个很重要的问题。 灰色关联理论可定量地比较或描述系统之间或系统中各因素在发展过程中随时间而相对变化的情况, 用它们变化的大小、方向与速度等的接近程度来衡量系统之间关联性的大小。若量比较序列的变化态 势基本一致或相似,其同步变化程度较高,即可认为 两者关联程度较大,偏离程度较小;反之,两者关联程度较小,偏离程度大。本文应用灰色关联理论对 某种固土剂加固土试验研究中的几个试验配比方案 进行优选,从而选出最优方案。

1　固土剂情况介绍

采用的固土剂是从荷兰引进的一种固态粉状土壤加固材料,其主要成分为11.5%~16%的波特兰 水泥、19%~24%的熟石灰、11.5%~16%的纤维材料,该材料是浅褐色无味环保的固体粉末,PH值为 12.5,遇水起反应。试验用土来自岳阳,是有机质含量多的细粒土。为提高强度,同时选用添加生石灰和32.5号普通硅酸盐水泥作为附加固化材料。堤底部铺设3层80kN的土工格栅。垫层的具体要求与F标相同,具体布置见图2。

2　灰色关联理论介绍

为系统研究加固土综合路用性能,有针对性地进行路用性能重要性对比,在灰色关联理论分析的基础上,利用操作性较强的偏离度指标进行分析。偏离度即材料的各项路用性能指标与理想最优配比所得 指标之间的偏离程度,偏离度越大,说明材料的性能越差。该理论是根据局势效果向量与最优效果向量的关联度来评价局势的优劣。具体步骤:

3　用灰色关联理论评价加固土路用性能

方案比选需要考虑加固土路用性能指标的种类 并划分等级。若某种路用性能对应的道路破坏现象比较普遍,则将该指标划分为1级;若某种路用性能 对应的道路破坏现象较为少见,则将该指标划分为 3级;处于两者之间的,划分为2级。例如,病害调查资料表明,某地区基层抗冲刷性能对引起道路病害的影响较为严重,则将抗冲刷指标设为1级。评价中选取9种路用性能指标,并根据重要程度不同 对各指标划分等级(见表1)。

等级划分是以湖南岳阳地区的气候、交通情况 为基础,以二级或三级公路(即低等级公路)为例。 假设要求较早通车,交通量不大,需要以下条件:为 提前通车,基层要有较强的早期强度和强度增长率;为减少早期破坏,应提高早期抗冲刷能力和抗裂性 能。因低等级公路交通量不大,所以对抗疲劳性能 的要求降低。挑选的9项路用性能指标实验室测试数据见表2,参照灰色关联理论的计算方法对路用性能测试结果进行初始化计算后的结果见表3。

偏离度计算结果见表4。按偏离度越小、材料性能越优的原则进行排序,固土剂加固土材料性能 优劣性能顺序为2%水泥+5%固土剂>4%水泥+ 3%固土剂>2%水泥+3%石灰+3%固土剂。2% 水泥+5%固土剂配比的偏离度最小,说明该配比固 土剂加固土的综合路用性能最优。

4　结　语

1)采用灰色关联理论偏离度能较好地评价各 种配比加固土综合路用性能之间的差异,在偏离度 计算中,可对各指标进行综合考虑,进而计算偏离度。本计算方法简单明了,具有较高的推广价值。

2)采用偏离度对固土剂加固土进行综合性能 排序,结果为2%水泥+5%固土剂配比的偏离度最 小,说明该配比固化剂加固土综合路用性能最优。 路用性能优劣排序为2%水泥+5%固土剂>4%水 泥+3%固土剂>2%水泥+3%石灰+3%固土剂。

参考文献:

[1]　CJ/T3073-1998,土壤固化剂[S].

[2]　JTJ057-94,公路工程无机结合料稳定材料试验规程 [S].

[3]　刘思峰,党耀国,方志耕,等.灰色系统理论及其应用 [M].北京:科学出版社,1991.