湿润地区毛细阻滞层路基防渗作用的数值分析

针对路基湿化过程中抗剪强度降低问题,基于非饱和土力学渗流理论,提出了采用毛细阻滞层降低路基沉降的方法。采用数值模拟方法,对比分析了在湿润气候的极端降雨条件下,传统路基和含有毛细阻滞层的路基强度、变形和安全系数的变化。结果表明在湿润气候下,毛细阻滞层仍能有效地减少降雨对路基内孔隙水压力分布的影响,从而减少路面变形,提高路基的稳定性。     

基质吸力对黄河大堤非饱和土边坡稳定的影响

非饱和土不同于饱和土的根本原因就是非饱和土中吸力的存在。对于一般土体来说,非饱和土体的吸力主要是指它的基质吸力。非饱和土的基质吸力随着含水量的变化而变化。根据黄河大堤非饱和土工程特性的试验结果,用极限平衡法分析黄河大堤边坡稳定性,得出基质吸力对边坡影响的规律。     

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。     

土工布非饱和导水特性试验研究

在干旱半干旱地区,土工布常处于非饱和环境中,其排水能力取决于非饱和导水特性。对两种不同类型的土工布分别进行毛细高度试验、水分特征曲线试验和虹吸试验。分析了土工布的非饱和导水特性,讨论了孔隙特征对毛细高度,水分特征曲线以及非饱和导水系数的影响。结果表明:等效孔径越小的土工布毛细高度越大;土工布的吸力随含水量的增大而减小,等效孔径越小的土工布在较大的吸力范围内具有较好的持水性能;土工布的非饱和导水系数随吸力增大而减小,等效孔径越小的土工布非饱和导水系数对应的吸力范围越大,可在较大的吸力范围内保持良好的导水性。     

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。     

黄土路基强夯前后浸水入渗分析

路基黄土的湿陷性影响,是路基病害的重要因素。文中结合土水特征曲线、渗透系数与基质吸力曲线、室内及野外试验数据,通过浸水入渗数值模拟及现场试验,分析强夯前后路基黄土的浸水入渗规律和影响深度,评价强夯处治效果,为黄土路基的沉降计算和防治措施提供参考。     

基于吸力控制三轴试验的路基粉土抗剪强度及毛细黏聚力研究

针对湖南省某高速公路的路基粉土填料,开展了控制基质吸力的三轴试验,获取了基质吸力在0.05～300 MPa范围内粉土的抗剪强度,探讨了基质吸力与抗剪强度参数、应变软化幅度、脆性指数以及破坏模式的关系,并采用了两种预测模型对毛细黏聚力测试值进行拟合分析。结果表明,随着基质吸力上升,内摩擦角?′保持恒定,基本不受基质吸力和围压的影响,(σ-u_a)-τ平面上的破坏包络线逐渐向上偏移,导致了毛细黏聚力增大;当粉土含水率由最优含水率(13.1%)向饱和含水率(16.3%)变化时,基质吸力将快速减小,从而引起粉土抗剪强度的大幅衰减。同时,基质吸力越大,应变软化幅度和脆性指数越高,随着脆性指数由0向1变化,试样的破坏模式由鼓胀、多组剪切面向单一贯穿破坏面发展;对于本研究中的粉土,采用Vilar改进模型可以对毛细黏聚力进行较好的预测(R~2=0.94)。     

非饱和土路基的毛细作用及其影响因素分析

分析了非饱和土路基的毛细作用机理,探讨了毛细作用对路基湿度及强度的影响,基于达西定律及质量守恒定律,建立了描述非饱和土毛细作用的水分运动方程.通过引入算例,得到了非饱和土路基毛细作用下的湿度变化规律及毛细水上升高度,最后研究了不同因素包括路基高度、初始填筑含水量、渗透系数等影响下的非饱和土路基的毛细作用.结果表明,提高路基高度可以减小毛细作用对路基整体湿度的影响；初始填筑含水量越大,毛细作用越明显；路基填土的渗透性越好,毛细水上升速度越快；不同填土类型所表现出来的毛细作用与填土本身的土水特性有关.     

风积沙路基土土-水特征曲线温度效应研究

风积沙非饱和土是沙漠地区公路路基主要填筑材料，其力学性能受赋存气候环境温度影响显著。为研究温度变化对风积沙路基土土-水特性影响规律，在考虑温度对非饱和土表面张力和润湿系数综合影响的基础上，推导建立能够反映温度变化效应的土-水特征曲线模型方程，并基于ASTM D5298滤纸法测试不同干密度风积沙路基土土样在20℃、40℃和60℃条件下达到平衡时的土-水特征曲线，验证建立模型的合理性。结果表明：风积沙土-水特征理论模型曲线与实测值吻合良好，相关系数均在0.93以上，模型合理有效；在高温或低吸力区，温度对风积沙土-水特性影响显著，随着温度升高，土-水特征曲线整体向右下方偏移；在含水率较低的高吸力区，风积沙基质吸力对干密度变化更加敏感，干密度越大，基质吸力越大。所得结论为利用非饱和土理论研究风积沙路基土力学性能奠定了理论基础。     

降雨入渗条件下非饱和土路基渗流分析

在阐述由非饱和土土水特征曲线的预估渗透系数的基础上,进一步介绍了非饱和土入渗过程与饱和-非饱和土渗流计算原理,针对彭湖高速公路K26+150路基建立二维降雨渗流模型.设置中雨、大雨、暴雨3个降雨量,4种降雨历时进行计算,推出随着降雨强度、持续时间变化,含水率、基质吸力的分布规律.     

红层软岩高填方路堤工后沉降数值模拟

依托云南楚姚高速公路红层软岩高填方路堤工程,建立典型边坡断面模型,对路堤工后长期沉降进行数值模拟。结果表明:路面最大沉降和最大不均匀沉降随压实度的增大呈现出减小的趋势,随着含水率的增加呈现出“先减小后增大”的趋势。因此,适当增大填料的压实度,使用非饱和（最优含水率）状态的填料,可以较好地控制高填方路堤的长期沉降,达到规范要求的质量控制标准。同时,进行高填方区域堆载预压,完成路基早期工后沉降,可减少通车后的长期沉降。堆载高度的选择应综合考虑成本和效益,根据填方高度和现场条件,选择合适的堆载高度。     

高含水量地基处理方案实体工程研究

该文针对黄泛区高含水量、高地下水位软弱地基处理进行研究,选择开封市在建城市道路,选择石灰水泥综合稳定土和建筑废料两种方案进行实体工程研究,通过碾压、沉降的测试研究,提出采用砖渣填筑路基可以有效降低地基含水量,利于压实、加速沉降。研究成果可以为类似地区的软弱地基处理提供依据。     

路基沉降与稳定性的同步计算分析

基于Biot固结理论和强度折减思想,利用快速拉格朗日差分法,对高速公路路基沉降和稳定性进行实时同步数值分析。结果表明,施工期随着填筑高度的增加,地基沉降呈线性增大,路基边坡的安全系数逐渐减小;道路营运期,随着孔隙水压的消散,固结沉降累积最终趋于稳定,边坡的安全系数在施工完毕初期为最小。     

非饱和软土路基在长期荷载作用下的一维固结沉降研究

将Kelvin蠕变模型与Duncan非线性弹性模型串联为非线性粘弹性蠕变模型，来描述非饱和软土路基的本构关系。本构方程结合非饱和土有效应力方程和孔隙水压力与孔隙气压力控制方程，推导出非饱和软土路基在长期荷载作用下的一维固结-蠕变耦合方程，可以求解非饱和土路基任意时间任意位置的孔隙水压力、孔隙气压力。利用求得的孔隙水压力和孔隙气压力通过积分可求得路基的竖向沉降量，并结合工程实例对方程进行了验证。     

机场道基毛细水上升高度及处治对策研究

以某机场高富水土基为背景,采用GEOStudio有限元软件,建立精确反映孔隙率、含水量与基质吸力、孔隙水压力相关性的数值模型。分析结果表明:无隔离层黏土道基毛细水上升高度为2.6m;采用砂砾石隔离层可降低毛细水的上升高度,推荐采用0.6m厚级配砂砾石作为隔离层方案,既减小填高和造价,缩短了工期,又减少了对环境的破坏,具有良好的经济效益与社会效益。     

山区陡坡高填路基变形及稳定性研究

依托十堰某高等级公路高填方路基工程,采用数值模拟结合现场监测对三种施工方案的陡坡路基变形及稳定性进行研究。结果表明:陡坡高填路基沉降曲线呈“勺型”,路基各点沉降差异较大,采用开挖台阶和路基内部加铺土工格栅的措施对路基沉降量和沉降规律影响微弱;陡坡路基边坡水平位移先增加后减小,水平位移最大值出现在第二级边坡处,开挖台阶对路基边坡水平位移影响较小,采用路基内部加铺土工格栅的措施不仅有效减少路基边坡水平位移,还可增加路基整体稳定性。     

基于PLAXIS的高水位路基沉降分析

运用PLAXIS对一实例工程设计进行了高水位路基沉降分析,并对路基坡脚点位移、超静水压、施工安全系数等进行了分析。针对该工程的实际情况,考虑到沉降引起的有效应力变化,做了更新网格分析。结果表明:①在具有高水位的软土层上修筑路基将导致孔隙水压增加,最大静水压位于路基中心之下;②各施工阶段皆处于安全状态;③使用更新网格和更新水压可以真实地分析土的沉降。     

气泡混凝土拓宽路基的沉降特性数值分析

基于FLAC^3D建立了气泡混凝土拓宽路基的数值分析模型,研究了不同施工阶段路基的沉降分布规律和发展过程,并分析了地基换填深度和老路开挖宽度对气泡混凝土＂应力置换＂效果的影响。研究表明：在老路荷载单独作用下,最大沉降发生在路基中心线处;在新老路基荷载的共同作用下,路基新增沉降在路基中心线处最小,在拓宽路基部分达到最大;拓宽路基的差异沉降随换填深度和开挖宽度的增大而减小。     

泡沫轻质土在临近营业线的铁路软弱地基处理中的应用

高速铁路引入既有客运专线车站路基时,由于新线路基施工,可能导致临近营业线路基变形过大而直接威胁到运营线行车安全。商合杭高铁肥东站路基工程设计,拟采用泡沫轻质土填筑路基,通过数值模拟研究分析了填筑泡沫轻质土路基的可行性。结果表明:泡沫轻质土用于基床以下本体路基填筑时,新线路基沉降满足设计要求,且可有效减少既有线的附加沉降。