沥青路面饱水状态下的孔隙水压力求解

基于“有效应力原理”,对沥青路面在荷载作用下产生孔隙水压力的机理进行了分析.对饱水状态下路面结构内的孔隙水压力计算方程进行了理论推导,并通过Matlab软件求解其数值解,得到孔隙水压力同外界应力、混合料空隙率及弹性模量之间的关系.计算表明:孔隙水压力同外界荷载呈近似的线性递增关系;同空隙率呈近似的线性递减关系,但变化幅度较小;同弹性模量呈非线性递减关系,模量较小时降低迅速,模量较大时变化平缓.     

动载下沥青路面超孔隙水压力分析

沥青路面结构内部的孔隙水在高速行车荷载的作用下形成的瞬时超孔隙水压力是造成路面水损害的重要原因。文中采用Hankel变换和波数域离散方法求解弹性饱和半空间体系的动力响应问题。分析了沥青路面在饱水状态下其内部孔隙水压力的变化规律以及弹性模量等材料参数变化时对孔隙水压力的影响。     

沥青路面离析的预测模型与评价标准

针对沥青路面离析造成的各种路面病害,采用室内和室外试验的方法,分析了试样的沥青含量、空隙率及累计通过率的变化值与路面离析等级的关系,建立沥青路面离析的预测模型,依据这3个参数划分了沥青路面的离析等级.通过采用施工中便于测量的温度和沥青含量参数,判断是否发生路面离析,为沥青路面的施工控制提供了依据.     

基于MMLS3试验的混合料离析对沥青路面长期高温性能的影响

利用小型加速加载设备（MMLS3）分别对吉珲高速沥青路面上面层（SMA-16）和中面层（AC-20）进行加速加载试验研究,在分析判断中、上面层沥青混合料沿横断方向的离析程度的基础上,通过室内加速加载20万次试验,研究不同施工空隙率离析及不同重复荷载作用次数对中、上面层长期高温车辙的影响规律。研究结果表明：施工空隙率离析对沥青路面长期高温性能影响显著;上面层和中面层对应重复加载次数下的车辙深度随离析程度的增加而增大,其中对中面层的影响更为显著;累积加载达到10万次后,路面结构材料内部出现了应力疲劳,重度离析试件的车辙发展出现突变,20万次时车辙变化率要高出无离析试件276%。     

地震作用下路基内孔压变化规律的研究

采用动力有限元分析法,输入不同类型的地震波,在不同路堤高度、不同坡比及不同地震烈度情况下,计算分析高填土路堤边坡内孔隙水压力的变化,得出了在地震荷载作用下边坡内孔隙水压力的变化规律,为实际工程设计提供了一定的理论分析依据。     

影响沥青路面渗水的因素分析

水损坏是高速公路沥青路面普遍存在的一种破坏形式,表现为路面结构内部水的渗入与温度、湿度、交通荷载共同作用所诱发唧浆、坑槽、沉陷等病害,这些病害严重影响路面使用寿命。文章从沥青路面空隙率、构造纹理深度及施工碾压方式三方面对路面渗水影响进行分析。     

两种典型沥青混凝土路面结构沥青层饱水状态动力响应三维有限元分析

水和动态荷载耦合作用是沥青混凝土路面发生水损害的主要原因.首先基于多孔介质理论,假定路面结构中的沥青混凝土材料为完全饱水的多孔介质材料,对两种典型路面结构--半刚性沥青混凝土路面、具有柔性基层的半刚性沥青混凝土路面分别建立了三维有限元模型;而后对比分析了两种路面结构在动态荷载作用下的竖向应力、竖向应变、孔隙水压力的空间...     

下面层不同离析下沥青混合料路用寿命评价

为研究下面层离析对沥青路面使用状况的影响,以连霍(连云港—霍尔果斯)高速公路商丘至兰考段改扩建项目为工程背景,利用ABAQUS有限元软件模拟分析下面层不同离析程度下路面结构力学响应,采用AI设计方法的疲劳计算准则评价沥青路面离析情况下的使用寿命。研究发现该项目沥青路面疲劳开裂的临界荷载点位为轮隙中心的下面层;疲劳部位的粗集料离析对面层使用寿命影响最大,不仅使回弹模量显著降低,而且大大损伤路面结构的抗疲劳寿命。     

离析对沥青混合料路用性能的影响

针对目前离析对沥青混合料路用性能影响大多数是定性的研究,没有全面定量的研究现状。将沥青混合料离析分为偏细、无、轻度和重度等4种水平。室内模拟了不同程度离析混合料级配、沥青用量与空隙率等关键指标的变异性,分别测定了不同程度的离析条件下沥青混合料高温稳定性、水稳定性和抗疲劳性能,定量分析离析水平下沥青混合料路用性能衰减程度,研究离析对沥青混合料路用性能的影响。试验结果表明,高温稳定性在偏细、重度离析时明显降低;相对于均匀沥青混合料,混合料变细使得沥青混合料水稳定性和抗疲劳性能略有提高;轻度离析、重度离析的水稳定性分别降低34%、51%;同样抗疲劳性能也分别降低30%~50%,50%~70%。     

应用PQI评价沥青路面离析的研究

沥青路面施工过程中会出现不同程度的离析,以往判断施工离析的方法主要凭借肉眼观察和钻芯取样,缺乏科学性和可信性。由于没有合适的测量手段和评价方法,导致对于离析的判断处于破损性检测和定性评价的阶段。文章介绍在某高速公路沥青下面层施工过程质量检测中,采用PQI(Pavement Quality Indicator)快速、无破损检测路面的空隙率,直观定性分析路面离析的情况和找到离析的原因,然后利用统计分析的方法可以定量评价路面离析程度及范围。     

公路边坡降雨入渗对孔隙水压力影响的有限元分析

基于当地实际降雨资料及饱和-非饱和渗流理论,设计3种不同的降雨方案,采用有限元软件对算例边坡降雨入渗对孔隙水压力的影响进行了分析。研究表明:降雨影响区域内的孔隙水压力由降雨前的负孔隙水压力逐渐向正孔隙水压力变化,变化速率受降雨强度控制,边坡表层入渗速率在边坡台阶处有突变;不同降雨强度对边坡在同一竖向截面孔隙水压力的影响规律是一致的,受降雨入渗影响后孔隙水呈现出随着高程的降低,孔隙水压力先降低后增大的趋势。     

防水层对富水隧道复合式路面结构孔隙水压力的影响及对策研究

基于土力学流固耦合计算理论,采用ABAQUS大型分析软件,建立了富水隧道复合式路面三维有限元等效模型,分析了不同防水层方案路面结构在车辆荷载作用下的孔隙水压力变化规律,结果表明:当路面结构处于全厚度均受到水入渗时,防水层设置层位对孔隙水压力的影响几乎可以忽略不计,为有效发挥防水层减少孔隙水压力的作用,路面结构上部宜从路表便开始阻止水的入渗的"早防水"、下部结构则宜采取尽早(调平层)铺设防水层的"深防水"策略。最后结合工程实践经验,从密实性面层、改性沥青碎石封层、调平层顶面防水、隧道仰拱防水等方面提出了富水隧道复合式路面的防水层设置对策。     

粉质粘土地基超孔隙水压力消散规律研究

为了研究饱和粉质粘土地基在昔格达土路堤作用下超孔隙水压力的变化特性,利用大型有限元分析软件Abaqus,以实际工程条件为例建立模型,分析了随着填土高度和固结时间的变化,地基沉降与超孔隙水压力的关系,以及地基不同深度和宽度处超孔隙水压力的变化规律。结果表明:超孔隙水压力随着填土高度的增加而增加,当填土到8m时超孔隙水压力峰值开始减小;超孔隙水压力随着固结时间的增长逐渐消散,越接近排水面消散越快。     

多孔隙沥青混合料渗水性能试验研究

通过采用体积法测定马歇尔试件空隙率及连通空隙率,采用渗水装置测试不同类型沥青混合料渗水系数,并对试验路段跟踪观测,得到了渗水系数与多种影响因素的关系。结果表明:空隙率特别是连通空隙率、沥青混合料的集料种类、级配类型、沥青掺加量、路面构造深度及路面厚度对沥青混合料渗水性能有较大影响;级配越粗、连通空隙率越大、路面构造深度越大、面层厚度较小的沥青混合料渗水能力越好。研究发现连通空隙率与渗水系数的相关性良好。     

高铁站场PHC桩和CFG桩复合地基工程力学特性分析

对高铁站场咽喉区深厚软土大面积堆载预压下复合地基的工程力学与变形特性开展现场试验研究,分析不同位置和深度的超孔隙水压力、沉降变形以及桩土应力等参数随时间和填土高度的变化规律。研究结果表明：1）高铁站场咽喉区复合地基内的超孔隙水压力随着荷载增加而增大,达到峰值后,随时间延长而逐渐消散,其变化略滞后于荷载的变化;超孔隙水压力的最大值出现在下卧层上部,此处附加应力也较大;在下卧层中,随着深度增加,超孔隙水压力逐渐减小。2）高铁站场咽喉区复合地基由路堤中心向外,桩应力、桩间土应力及桩土应力比总体呈减小趋势。在路堤填筑和预压中,站场咽喉区复合地基桩间土应力向桩传递,桩间土应力逐渐减少,桩顶应力逐渐增大,并逐渐趋于稳定。     

车辆荷载与水耦合作用下水泥混凝土路面板底脱空机理研究

为分析车辆荷载与水耦合作用下的路面板底脱空形态发展机理,建立混凝土路面-水流固耦合计算模型,对车辆行驶速度、轴载等因素对动水压力的影响进行分析,并进一步对尖端应力强度因子进行计算。结果表明:车辆驶向脱空区时,脱空区内水产生正压力,并沿着出口方向呈三次多项式减小关系;车辆驶离脱空区时,产生负压力,并沿着出口方向呈三次多项式增加关系。动水压力大小与车辆行驶速度呈二次方增加关系,与轴载呈线性增加关系。在车辆荷载与滞留水耦合作用下,当行驶速度由60km/h增加到120km/h时,应力强度因子KⅠ增加了79.2%,KⅡ增加了54.83%,KⅢ增加了1.23%,表明车辆行驶速度的提升明显加剧了混凝土路面板底脱空形态的发展,且其发展是由KⅠ、KⅡ、KⅢ综合决定的。在雨水丰富或排水不畅地区,采取交通管制措施,降低车辆行驶速度和轴载,并及时采取注浆修补措施,可有效减缓动水压力引起的路面结构破坏。     

降雨条件下路基边坡渗流分析

该文依据岩土饱和-非饱和渗流理论,运用有限元分析软件,对降雨条件下路基边坡渗流场以及含水率分布、孔隙水压力变化情况进行了模拟分析。研究结果表明:在不同降雨强度下,当雨强大于土体饱和渗透系数时,入渗深度随时间逐步向下推移,并且推移深度较大;当雨强小于土体入渗能力时,入渗速度较慢,入渗深度小于饱和入渗。裂隙的存在对降雨入渗过程中孔隙水压力和体积含水率分布具有较大影响。     

持续降雨条件下土质边坡渗流特征分析

选取斜坡体的简化剖面,考虑降雨入渗因素,基于多孔介质饱和一非饱和渗流理论,模拟不同时间段边坡不同土层的渗流变化,并探讨各土层孔隙水压力随时间和空间的变化规律。数值模拟表明,随着降雨时间增加,边坡各土层孔隙水压力均呈上升趋势,随着水平距离和垂直距离增加,孔隙水压力曲线呈下降趋势;降雨入渗使土体渗流条件发生改变,水分向坡角范围渗透并积聚,导致坡脚处孔隙水压力骤增;降雨条件下含水量较之无降雨条件时有较大上升,随着时间增加各土层逐渐达到其储水能力而使含水量不再变化。因此,对于降雨条件下的土质边坡,坡脚尤其需要加强排水和防护。     

离析沥青混合料设计及性能变异特征定量评价

非均匀性是诱发沥青混凝土路面早期损坏的一个重要因素,降低了沥青混凝土路面的服务水平及寿命.离析混合料的级配、沥青含量以及体积特性都发生了变异,沥青混凝土路面性能变异特征值得研究.通过建立现场非均匀性沥青混凝土路面特性和体积参数的离析标准,在室内模拟不同离析程度沥青混合料,并进行汉堡浸水车辙试验,通过定量分析研究离析混合料的高温稳定性以及水敏感性变异水平,为建立定量的非均匀性沥青混凝土路面性能及寿命评价模型提供参数.     

地铁列车振动荷载作用下隧道底部土层孔隙水压力及变形特性研究

为研究地铁列车振动荷载长期作用下隧道底部土层的孔隙水压力及变形特性,以北京地铁7号线2期（东延）工程为背景,利用ADINA有限元计算平台建立典型隧道区间断面的有效应力分析模型,进行上限速度行车荷载作用下饱和场地土层-隧道体系水土耦合动力响应分析,研究典型位置处孔隙水压力时程变化规律,并预测地铁振动荷载作用下引起的沉降量。同时,对北京地铁7号线粉细砂进行土工室内试验,进一步研究隧道底部土层在地铁行车荷载作用下的孔隙水压力及竖向变形发展规律。结果表明： 1）在长期列车振动荷载作用下,隧道底部土层孔隙水压力逐渐增大,且增大值随土层深度的增加而减小; 2）土体的累积超孔隙水压力比和累积应变量随着荷载幅值的增加而增大; 3）与非均等固结条件相比,均等固结条件下的超孔隙水压力比较大,但累计应变量小; 4）列车振动引起的超孔隙水压力和应变均较小,超孔隙水压力在列车停运期间足以消散完毕。