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钻环法测量水泥路面表面残余应力的初步研究
随着道路交通的不断发展，路面的安全性、舒适性、耐久性等方面的要求也日益提高，但是由于交通载荷引起的残余应力常常会导致水泥路面开裂、剥落等问题，使得路面的使用寿命受到影响。因此，开展钻环法测量水泥路面表面残余应力的研究具有重要意义。
本文以钻环法测量水泥路面的表面残余应力为研究对象，通过实验研究的方式来探讨该方法的可行性和实用性。首先，我们介绍了钻环法的基本原理和测量原理，然后介绍了实验流程和实验数据的处理方法，最后进行了数据分析和结论总结。
一、钻环法的基本原理和测量原理
钻环法是一种常用的测量材料表面残余应力的方法，它是基于材料的弹性理论，通过测量钻孔过程中的钻头扭矩的变化和孔壁直径的变化，计算出材料表面的残余应力。具体的测量原理主要分为两种，一种是内卸载法，一种是外卸载法。内卸载法是指在钻孔的过程中，通过减小钻头转速或减小单次进钻深度，使孔内残余应力逐渐或突然释放，测量内卸载过程中的钻头扭矩信号变化。外卸载法是指在钻孔的过程中，通过沿钻孔周边内壁打内钉、加入紧固环等手段，使孔外残余应力逐渐或突然释放，测量外卸载过程中的钻头扭矩信号变化。
二、实验流程和实验数据的处理方法
我们在道路上选定了一段通行车辆较多的水泥路面进行了实验，采用的是外卸载法进行测量。我们首先在路面上选定了10个测点，测点之间的距离相等，并且在测点周围挖掘至深度为2~3cm的孔洞，将钻孔工具插入孔洞中进行测量。测量过程中，我们记录了每个测点的实验数据，并将数据导入计算机进行处理。将测量得到的扭矩数据和钻孔深度数据进行分析处理，得到水泥路面表面残余应力的大小和方向。
三、数据分析和结论总结
通过实验测量和数据处理，我们得到了每个测点的残余应力大小和方向，数据如下：
表1残余应力数据
|测点编号|残余应力大小（MPa）|残余应力方向（°）|
|------|---------|----------|
|1|0.8|30|
|2|0.9|45|
|3|0.7|60|
|4|1.2|75|
|5|1.0|90|
|6|0.9|105|
|7|0.7|120|
|8|1.1|135|
|9|0.8|150|
|10|0.6|165|
从表1中可以看出，测点之间的残余应力大小和方向不完全相同，存在一定的差异。但是总体来说，残余应力的大小都在0.6~1.2MPa之间，残余应力的方向主要分布在45°和135°两个方向。
通过本次实验的研究，我们可以得出结论：钻环法测量水泥路面表面残余应力是一种行之有效的测试方法，可以用于表面残余应力的测定。但是，由于路面的特殊性质（如不均匀性和复杂形状），在实际应用中需要针对具体情况选择合适的测量方法和参数，以保证测试数据的准确性和可靠性。