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.     

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。     

乌鲁木齐地区低液限粉性土毛细水迁移因素分析

按照公路路基填筑要求,对低液限粉土进行试验设计,通过分别控制压实度和初始含水量,对低液限粉土进行室内竖管毛细水上升高度试验,定性地分析了毛细水上升影响因素;重点分析了低液限粉性土毛细水上升高度随初始含水量及其压实度变化的特性,提出毛细水上升随时间分为3个阶段。当初始含水量大于9%时毛细水上升高度随初始含水量的增加而减小。在最佳含水量状态下随压实度的增加毛细水上升高度呈二次抛物线分布,强调了低液限粉性土作为路基填料时压实度应控制在90%以上,尽可能增加压实含水量,一般宜大于最佳含水量。     

砂性土路堤填料毛细水上升试验分析

为分析砂性土路基填料的毛细水上升规律,文章依托某高速公路,通过施工现场取样,在了解砂性土样的基本性质后,通过室内试验分析了压实度、温度、含水量对毛细水上升规律的影响。结果表明：压实度对毛细水上升高度的影响较大,随压实度增加,砂性土毛细水上升高度也随之增加,路基压实度应高于95%;环境温度对其影响较小,随温度升高毛细水上升高度略有增加;含水量对毛细水影响较显著,随含水量的增加,毛细水明显下降,路基填料含水量应控制在9%～10%。     

冻融条件下土的毛细水上升试验研究

通过室内模拟试验,证明冻融循环能引起粘性土的水分迁移,使毛细水上升高度增大;而砂土的毛细水上升高度不受冻融作用的影响.建议采用起始冻胀含水量作为毛细水上升危险高度的判定标准,并提出了常见路基土的毛细水上升危险高度建议值.     

红黏土毛细水上升影响因素对比试验研究

通过实测红黏土颗粒分析曲线、土水特征曲线,对两种红黏土进行毛细水综合试验,分析土颗粒大小、压实度、土体类型、土水特征曲线对红黏土毛细水上升的影响;根据含水率分布规律,建立了一定时间内毛细水上升高度与含水率、密实度的关系,得出毛细水上升高度随着土体压实度增大而减小、水位变化对毛细水上升有很大影响、土水特征曲线对毛细水上升...     

路基水盐迁移特性及对路基路用性能影响的试验研究

为了探明公路路基水盐迁移特性及对路基路用性能的影响,依托青海察(尔汗盐湖)格(尔木)高速公路察尔汗盐湖区段路基工程,以察尔汗盐湖区段沿线的含砂低液限粉土、粉土质砂、砾类土为研究对象,开展毛细势作用下非饱和土路基水盐迁移及路用性能室内试验研究,揭示在毛细势作用下强盐渍土地区公路路基水盐迁移规律,明确不同填料路基毛细水的上升高度与盐渍化程度,以及次生盐渍化对路基路用性能的影响。研究结果表明:含砂低液限粉土(非盐渍土)、含砂低液限粉土(弱盐渍土)与砾类土路堤毛细水最大上升高度分别为85、75和55 cm,有害毛细水上升高度分别为60、40和45 cm,次生盐渍化高度分别为50、30和45 cm;随含盐量的增加,粉土填料CBR值整体上呈减小趋势,而砾类土路堤填料CBR值呈现出先增大后减小的趋势,验证了水盐迁移造成粉土和砾类土路基路用性能的降低,但次生盐渍化对粉土路基路用性能的影响更甚。     

乌鲁木齐地区低液限粉土毛细水迁移特性研究

针对低液限粉性土特殊的工程性质,进行室内毛细水试验.通过分别以压实度和初始含水量为控制条件,总结出压实度和初始含水量对毛细水上升高度的影响,定性地分析了毛细水上升迁移规律:在不同压实度条件下,毛细水上升高度总体随初始含水量的增加而减小;在最佳含水量状态下,随着压实度的增加,毛细水上升高度呈二次抛物线分布,并以此提出毛细水上升高度和压实度之间的回归公式,强调了低液限粉性土作为路基时压实度应控制在90％以上,尽可能增加压实含水量,一般宜大于最佳含水量.     

膨胀土路基毛细水上升规律及处置技术

建立了采用Richards土水运动方程和土水特征曲线计算土柱毛细水上升高度的方法,并开展了系统的数值模拟分析,研究了基底垫层的土质、级配以及厚度对膨胀土路基毛细水上升高度的影响规律.结果表明:毛细水的上升高度随着垫层厚度的增加、初始含水量的升高以及级配的变差而增加,级配对毛细水上升的影响最为显著,各垫层材料对毛细水上升的阻隔作用由优到劣依次为级配不良均匀砂、级配不良砂、石灰改性土、级配良好砾.建议首选20 cm厚的均匀砂,或者采用30 cm厚的级配不良砂或石灰改性土作为膨胀土路基垫层,这样可以有效保证路基的水稳性.     

非饱和土体补水过程水分迁移数值分析

为了模拟地下水在路基中的上升过程,在室内对小型试件进行底部补水试验,动态观测土样含水量随时间及试件高度的变化过程,分析不同时刻湿润锋面上升速率与试件高度的关系,并通过建立一维非饱和土体水分迁移数值方程模拟该试验中土样含水量的变化状态。结果表明,水分迁移方程数值模拟的结果与实测值吻合较好;土体水分运动参数是影响数值模拟结果的重要因素之一。     

黄土路基双灰桩联合电渗法排水试验研究

非饱和黄土路基由于增湿会产生附加变形,降低路基强度。为研究非饱和土排水过程中含水率、离子含量、土体强度的变化规律,提出了双灰桩联合电渗法的排水技术,采用自主设计的试验系统进行了室内模型试验。试验表明:通过双灰桩联合电渗法使非饱和黄土路基内部的水分产生向双灰桩侧的迁移,含水率平均下降15 %;两侧双灰桩中的Ca2+等离子向土体内部迁移,结合双灰桩的膨胀挤密作用以及胶凝反应,提高了路基土体的强度,对路基产生一定的加固作用。     

库水位下降对残积土路基渗流场与稳定性的作用机理分析

该文以非饱和残积土库岸路基为例,基于饱和—非饱和渗流理论,分析了不同库水位下降速率、饱和渗透系数等对残积土路基渗流场影响规律。然后采用非饱和土力学原理,分析不同库水位下降速率、下降型式等对残积土路基稳定性作用机理。     

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。     

基于孔隙结构的土体未冻水含量滞回效应研究

冻结特征曲线（SFCC）是描述负温与土体内部未冻水含量之间的关系曲线，是非饱和冻土研究的重要基础。冻融循环是冻土研究的关键因素。以粉土和黏土为试验对象，采用低场核磁共振（NMR）技术，测得了土体在冻融循环作用下的冻结特征曲线和孔隙结构分布图，研究土体在冻融循环作用下冻结特征曲线的变化。试验结果表明：随着循环次数的增加，土体孔隙分布发生了变化，进而导致冻结特征曲线滞回圈和特征温度点的变化，冻结特征曲线变化的本质是孔隙结构的变化；从微观结构出发得到了基于孔隙结构的SFCC表达式，指出融化过程的冻结特征曲线是主冻结特征曲线；结合试验数据的对比分析，模型有效展示了多次冻融循环下土体冻结特征曲线的滞回效应，适用于多次循环下的非饱和冻土。     

细观尺度下土颗粒间胶结面积对粒间湿吸应力的影响研究

基于细观尺度建立了孔隙水和土颗粒相互作用的数学模型,推导了颗粒间湿吸应力的计算公式,对不同胶结面积下非饱和土中接触角与饱和角、含水量、湿吸应力之间的变化关系进行讨论,并对含水量与湿吸应力的关系进行拟合分析。结果表明:当土体含水量小于临界含水量时,随着土体内含水量的增加,湿吸应力呈增大趋势;当土体含水量大于临界值时,随着含水量的增加,湿吸应力呈减小趋势,验证了理论模型的可靠性。     

压实砂类土体PFWD动态变形模量的影响及预估

选取大别山区典型花岗片麻岩风化砂土填料制备压实非饱和试样，采用便携式落锤弯沉仪（PFWD）进行动态变形模量室内测试，分析相应的变化规律，建立预估模型，研究含水率和压实度对砂类土体力学性能的影响。结果表明:砂类土体动态变形模量与含水率呈幂函数负相关关系，而与压实度呈S型函数正相关关系，且压实度对动态变形模量的影响要比含水率的影响更为显著；经试验验证，综合预估模型的精度较高且具有良好的适用性。     

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。     

降雨条件下南宁膨胀土坝体填筑稳定性分析

利用南宁膨胀土的物理力学性质,建立均质土坝模型,针对广西地区的气候条件,并根据非饱和膨胀土的强度随含水量变化的规律,利用数值模拟的方法研究在降雨条件下膨胀土坝填筑过程中的稳定性分析以及降雨持时对分层填筑的影响,并得到了膨胀土坝在降雨入渗后,其稳定性受到影响的结论,为土坝填筑施工参数的控制提供依据和注意事项。     

冻土路基温度场、变形场和应力场的耦合分析

基于提出的正冻土三场耦合的理论框架以及所开发的全面考虑正冻土骨架、冰、水三相介质水、热、力与变形的真正耦合作用的分析系统3G2001,对214国道花石峡试验路基实测的地温变化和路基路面变形进行了对比分析验证;根据路面冻胀融沉过程曲线,将冻土路基的变形过程分为4个阶段,即剧烈冻胀阶段、冻胀持续稳定阶段、剧烈融沉阶段和融沉持续稳定阶段,揭示了冻土路基冻胀融沉的热力学内在机制。对比结果显示:分析所得的路基温度场与实测值变化规律一致,其量化相差在10%~20%以内;分析所得耦合变形随时间的变化与实测值相一致,路中的分析变形值与实测值相差也在允许范围内。     

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。