毛细阻滞型路基湿化病害中吸力分布规律

路基中的水分运移是引起公路湿化病害（工后沉降、差异沉降以及承载特性变化）的主要原因。然而,现有路基处理加固方式均属于内在处理,不能从本质上解决水分运移引起的病害,不仅增加成本,并且其长期性能尚不清楚。针对现有非饱和路基的内部水分运移规律进行研究,根据非饱和路基水分运移规律,一种新型路基形式被提出。在路基填土边坡上添加毛细阻滞层,进而有效减小路基中的水分运移。基于CODE_BRIGHT软件,通过比较有无毛细阻滞层的孔隙水压力和体积含水率分布,验证了毛细阻滞层在非饱和路基中的可行性。结果表明,毛细阻滞层下的路基,基质吸力变化明显减少。其影响范围缩小了80％,影响深度仅涉及到路基顶部．基质吸力的变化仅占普通路基的13％。根据吸力变化趋势可以预见,毛细阻滞层可以有效地降低路基的工后沉降和不均匀沉降。     

降雨入渗作用下路基边坡的稳定性分析

为分析降雨入渗对路基边坡稳定性的影响,考虑渗流场与应力场间的耦合作用,依据强度折减方法,运用有限元软件分析了降雨、路基几何形状及路基土物理性能对边坡稳定性的影响。结果表明:降雨强度越大、降雨历时越长,路基变形位移越大,边坡稳定安全系数减小;长时小雨造成的路基沉降较大,边坡容易失稳;路基边坡越陡,路基变形位移较小,但边坡稳定性较低;路基土渗透系数越大,路基变形位移越大,边坡稳定性降低。     

非饱和土路基降雨渗流分析

基于路基内部水运动原理,分析了降雨对路基的浸润作用,探讨了IEM和FDEM降雨模型雨水入渗路基机理,推导出降雨作用下雨水入渗路基深度公式;研究了降雨作用下非饱和土路基的饱和-非饱和流,基于一般渗流方程的基础上,初步推出了降雨作用下非饱和土路基的饱和-非饱和渗流公式。结果表明,降雨主要通过雨水对路面裂缝、路堑边坡渗流作用及毛细作用来浸润路基;路基渗流深度受降雨强度、降雨时间、土的吸水率等因素影响;最后,根据提出的公式进行数值模拟,模拟结果与试验对比吻合较好。     

大气作用下非饱和黄土路基湿度变化及影响因素研究

以西北地区的黄土路基为研究对象,以夏秋季节大气作用下的降雨—蒸发作用对路基湿度场、温度场以及变形的循环作用机理为研究目的,采用室内物理力学试验、人工填筑模型试验等多种研究方法,详实展开了降雨—蒸发循环作用下非饱和黄土路基土体含水率、温度、孔隙水压力以及变形的动态响应规律和稳定性研究;并对不同大气作用下,路基土体湿度场、温度场以及横向变形的变化规律和影响因素进行分析。发现非饱和黄土路基边坡在降雨入渗过程中,对应着一个临界入渗强度,路基边坡的表层土体含水率的变化比较明显,中雨对路基土体湿度变化的影响深度最大,路基不同位置土体含水率受到影响的程度不尽相同,非饱和黄土路基中水分的入渗速度要大于蒸发速度。     

降雨引起半填半挖路基水分场与差异沉降变化的数值模拟

采用SEEP/W软件,建立半填半挖路基典型模型,研究了降雨引起半填半挖路基施工期差异沉降和水分场变化的机理。考虑到不同的降雨历时、强度、雨型对路基土水分场的影响各不相同,分析了降雨引起的半填半挖路基差异沉降变化规律,认为路基水分场的改变将会引起路基土体变形;持续降雨将使非饱和区负孔压逐渐减小,饱和区孔隙压力逐渐增大,因此路基土体在降雨初期出现压缩变形,在后期则表现为体积膨胀而发生回弹变形。     

淮北粉土毛细水上升特性研究

在地下水的作用下,粉土路基填料的含水量及密实度会发生系列变化。尤其是强烈毛细水上升高度,对路基产生危害作用更大。为此我们通过现场调查以及室内和现场试验对淮北地区粉土路基的毛细水特性进行了系统的研究。结果表明,路基土中毛细水上升高度及毛细水上升引起的含水量增加都与土基的密实程度成反比;路基粉土填料因毛细水上升引起土体含水量的增加,会有微膨胀,从而降低压实土体的密实度和土体的强度;采用铺设土工防水板的方式可有效阻隔水对土基的侵润,阻断毛断细水的上升,达到保证路基填料含水量不发生变化,以确保压实路基土在运营使用中的路用强度不致降低。     

多雨潮湿气候挖方路基湿度的演变特征

为获取海南潮湿多雨气候挖方路基湿度演变特征及其影响因素,基于湿度演变特征和影响因素,提出挖方路基适宜的路基防排水措施。本文通过预埋水分传感器的方式,进行了现场测试。结果表明,粉土质砂挖方路基受大气降雨的影响显著。未铺筑路面情况下,挖方路基的湿度波动幅度达20%,经历一年的降雨作用后,路基湿度较初始湿度增加约8%。路基湿度变化相对于降雨时间有一定的滞后性。边沟附近路基湿度变化显著。因此,海南省公路挖方路基防排水系统应特别重视路面边缘防排水设计,毛细水作用显著的路段应采用设置毛细水隔离层、地下排水渗沟等措施。     

降雨入渗条件下路基稳定性分析

采用非饱和土强度理论和极限平衡法,得出了考虑降雨入渗渗流力作用下的路基稳定性计算公式。把一定降雨强度和降雨持时下的路基稳定性转化为对应入渗深度内的渗流力作用下的路基稳定性。通过渗流力把入渗深度引入安全系数的计算公式,并通过安全系数对入渗深度求导,分析了入渗深度对路基稳定性的影响及其原因。通过算例,讨论降雨对路基稳定性的影响。     

降雨入渗条件下新型路面排水系统性能研究

为实现路面结构快速有效排水,基于非饱和渗流理论,提出采用复合土工合成排水材料的新型路面排水系统,该系统由三部分组成,从上而下依次为水力传导层、毛细防渗层和隔离层。开展了新型路面排水系统模型试验和数值模拟分析以研究降雨入渗条件下新型路面排水系统性能;模型试验通过在路面结构的基层和路基分别设置张力计,实时监测基层和路基基质吸力变化;采用控制变量方法,建立考虑非饱和渗流的数值分析模型,分析新型路面排水系统设置位置、厚度、坡度对排水性能的影响。研究结果表明:新型路面排水系统可将入渗水快速有效排除,基层材料在试验过程始终处于非饱和状态,并在降雨停止后第10min基层的基质吸力开始回升;新型路面排水系统能够防止水下渗至路基,降雨过程中路基土的吸力始终保持在初始吸力值;采用新型路面排水系统时,基层体积含水率在降雨过程中不断上升但未达到饱和体积含水率,在降雨停止后基层体积含水率呈现小幅下降,路基体积含水率则保持不变;在面层和基层之间、基层和路基之间均设置新型路面排水系统更有利于控制基层吸力和体积含水率;增加新型路面排水系统厚度和坡度可在一定程度上减小基层材料的含水量,提高基层承载比;研究成果可为新型路面排水系统工程应用提供理论依据。     

基于附加应力分析的多年冻土路基变形机制分析

路基沉降是多年冻土区道路建设中需要解决的关键问题之一。以往对冻土路基稳定性的研究主要集中于冻土路基变形与热稳定性等方面,对冻土路基沉降的力学机制关注较少。采取数值模拟方法,对冻土路基变形过程进行模拟,并从力学角度阐明路基变形机制。结果表明,路基填筑引起的应力重分布主要集中在垂直方向0~-3m、水平方向路基范围内;在附加应力作用下,活动层会产生沉降变形;路基变形主要来自于多年冻土层的融化固结,其次是高温冻土的蠕变,最后是活动层的压缩;冻土路基下不同层位的变形量有所区别,且开始产生变形的时间也不同;降低年平均地温,能够有效地减少路基变形。     

基于非饱和土理论的降雨入渗路基稳定性分析

采用非饱和土强度理论和极限平衡法,得出考虑降雨入渗渗流力作用下的路基稳定性计算公式。把一定降雨强度和降雨持续时间下的路基稳定性转化为对应入渗深度内的渗流力作用下的路基稳定性。通过渗流力把入渗深度引入安全系数的计算公式,并通过安全系数对入渗深度求导,分析入渗深度对路基稳定性的影响及其原因。最后通过具体算例,讨论降雨对路基稳定性的影响。     

半填半挖红粘土路基非饱和渗流与变形数值模拟

针对半填半挖路基,建立非饱和土流固耦合有限元模型,进行雨水入渗条件下红粘土路基边坡渗流与沉降变形耦合的数值模拟,计算出降雨条件下路基含水率及孔隙水压力发展变化情况,并分析填挖方不同渗透性对路基差异沉降的影响,对比边坡防护前后降雨入渗对差异沉降变形的影响。分析得出:半填半挖路基降雨入渗时,填方土体入渗快于挖方土体,随着时间的增加,饱和区逐步扩大,红粘土路基发生湿软变形,填挖交界处产生差异沉降,通过采取路基顶面及坡面的防水处理,能显著降低雨水入渗对路基内部渗流场和应变场的影响及由此造成的湿化差异沉降变形,路基边坡竖向以及侧向变形均有大幅度减小。     

关于路基排水沟深度的讨论

一、概述路面过早产生变形破坏,往往都是先患于路基的不良结果。在影响路基的强度和稳定性诸因素中,多数与路基土的含水量有关。地下水的存在和排水措施是引起路基破坏的重要原因。当地下水和土壤毛细水浸入路基持力层内而地面纵坡又大干3％的路堤,且具有良好的路基排水条件,此时排除路基地下水的主要措施是降低地下水位。降低地下水位的目的,在于使路基保持最佳含水量状态,确保路基持力层强度。然而,路基地下水位降到什么位置才能保证持力层保持干燥状态,本文就这个问题     

大气环境作用下不同排水条件铁路道床层水力性能研究

降雨入渗和温度的变化往往是引发高速铁路路基发生大变形的重大诱因。基于非饱和土的基本理论构建铁路路基考虑降雨入渗和温度引起的饱和度差异的热—水—力(THM)耦合计算模型,通过有限元算法对模型进行了计算得到了不同道碴处理下道床层土体的饱和度差异。结果表明沥青道碴很大程度减小了道床层的饱和度;道床断面处不同位置饱和度存在差异;同时,沥青道碴对减小道床层的变形起到了重要作用;道床层的饱和度也与其渗透系数密切相关。     

路基水盐迁移及其对路用性能的弱化影响研究

针对盐渍土地区的高速公路填料，采用自制冻融循环试验装置进行了冻融循环作用下砾类土路基水盐迁移试验，结果表明:距路基顶面20 cm以下的中上部土层为主要的“聚盐层”，此高度范围主要发生盐分迁移和“水去盐留”的蒸发聚盐过程。分析了细粒含量对砾类土路基冻融循环冻胀变形量和压实度衰减率的影响，细粒含量越高，路基冻融变形量越大，压实度衰减率越大。土样经过冻融循环后，其回弹模量和CBR显著降低，冻融循环引起的路基次生盐渍化导致其路用性能的弱化。从减少毛细水和盐分迁移、减缓路基压实度衰减和冻胀角度出发，季节性大温差极端环境下强盐渍土地区砾类土路基填料应将细粒含量控制在10%以下。     

连续降雨入渗作用下非饱和土路基稳定性研究

为了分析连续降雨入渗对非饱和土路基稳定性的影响，依托G30₁₁线（青海境）察尔汗-格尔木高速公路工程，基于非饱和土路基降雨入渗机理，建立公路路基降雨入渗计算模型，对比分析了非饱和土路基在降雨入渗作用下的孔压、沉降、位移与含水率随时间、空间（水平向、竖向）的分布规律，同时界定了路基降雨入渗影响范围。结果表明:在降雨入渗过程中，地表饱和区域逐渐向路基上部非饱和区域扩展，上部路基基质吸力和土体强度逐渐降低，但土体孔压和含水率逐渐增大。     

水泥土半刚性板层加固软土路基试验

针对新疆广泛存在的盐渍化软弱土,采用水泥土形成一定厚度的半刚性板体结构加固软土路基,从而降低路堤高度,减少建设成本.借助室内试验和现场试验路段试验,测试了水泥土半刚性板的沉降、变形等室内外工程特性.结果表明:掺入水泥能明显提高低液限粉土的强度及回弹模量;半刚性板层增强了软土路基的整体刚度,减小了浅层软土路基的整体沉降及不均匀沉降;水泥土半刚性板充分调动了下卧软土层的承载力,能够满足公路荷载使用要求,较好地解决了软土地区的路基加固问题.     

毛细作用对拓宽道路的变形影响研究

为了深入了解毛细作用对拓宽路基的影响,文中在数值模拟的基础上,建立了拓宽路基三维模型,分析了毛细作用对拓宽道路沉降变形特性的影响,并分别研究了差异土质、台阶设计尺寸、新填路基高度对路基差异沉降的影响。结果表明,在毛细作用的影响下拓宽道路两侧的差异沉降均呈"~"形,且毛细水上升高度对差异沉降有着显著影响。另外,通过控制台阶高宽比及路基高度可以有效缩小差异沉降。     

托盘式U型路基结构机理研究

基于高速铁路路基工后沉降变形控制标准高,常规路基占用耕地多,基底面积大,地基处理费用较高等情况,研究一种技术可行、经济合理、具有很好的强度、稳定性和耐久性及控制路基变形的能力的托盘式U型新型路基结构,使其有效控制深厚压缩层地基路基变形,减少路基处理费用和路基工程的占地量,为路基工程结构的设计提供一种全新设计理念。     

滨海细砂路基淤塞机理模型试验

为了探索滨海地区细砂路基在施工期降雨入渗作用下是否存在淤塞现象,揭示其淤塞机理,自主设计并构建用于验证细砂填料渗流-迁移-淤塞现象的模型试验系统装置;考虑滨海细砂路基砂芯结构的压实状态、湿度状态以及降雨条件等因素,采用模型试验系统装置,研究分别采用细砂和含细粒土细砂这2类细砂路基填料压实成型的砂柱在不同降雨强度和降雨历时下各层位的渗透性、颗粒级配以及湿度变化规律。研究结果表明:在足够大的降雨强度以及相应的降雨历时条件下,入渗水流将引发滨海细砂路基淤塞现象;整个砂柱以及下层砂柱的渗透系数最终呈现出稳定降低的趋势,上层砂柱的渗透系数最终呈现出大致趋于稳定的趋势;砂柱最上层细砂填料细粒组含量的降幅以及砂粒组含量的增幅均为最大,砂柱最底层细砂填料细粒组含量的增幅以及砂粒组含量的降幅最大;各层砂柱的湿度呈现出从上往下增加的规律,并且砂柱中存在明显的干湿分界线;底层细砂填料的持水度明显提高,使得细砂填料的重力排水功能明显降低;细砂路基淤塞宏观上表现为砂芯排水功能衰减以及下层砂芯长时间处于高含水率状态,细观上表现为不同层位细砂粒组的迁移以及迁移的粒组对下层细砂孔隙通道的淤塞作用。