非饱和路基土电渗排水数值模拟及水分迁移研究

电渗排水是降低运营期过湿路基含水率的有效手段,经典饱和土电渗理论在分析路基含水率变化时误差较大,为此,文中提出非饱和土电渗水分迁移方程、构建非饱和土电渗数值仿真模型,对其水分迁移规律进行研究。结果表明,数值模型结果与实测结果误差在2%以内,仿真效果良好;非饱和土电渗排水是先产生湿度梯度,后水分逐渐迁移至平衡的情况,整体排水速率先上升后下降,峰值大小与加载电势正相关,达峰时间与加载电势负相关。     

季节降雨对非饱和路基水分迁移规律影响的研究

运用有限元软件对佛开高速路面结构进行非饱和渗流数值模拟,研究季节性降雨对路基水分迁移规律的影响。结果表明:季节降雨对路堤含水量的影响集中在边坡和中央绿化带附近区域,对两者之间的区域影响较小,影响区范围在路堤中上部距离路堤边坡和中央绿化带约3～4 m以内区域。该范围内切线模量值变化最大幅值出现于路堤顶部中央绿化带,平均变化幅值随路堤高度下降而减小。在降雨影响范围内,路堤压实度为96 %和94 %区域的切线模量随降雨强度和降雨持续时间的增大而降低。     

渗漏情况下非饱和膨胀土地基水分迁移探讨

针对地基浸水增湿的二维膨胀土积水入渗模型,根据土-水特征曲线,求出饱和度与位置和时间的关系表达式,分析了膨胀土在逐级增湿时水分的迁移发展过程,得到湿润锋内各点饱和度的计算方法,可供工程设计参考.     

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。     

非饱和土渗流场的数值模拟分析

分析了非饱和土渗流场与温度场的相似性,在此基础上提出利用ANSYS软件的热分析功能进行非饱和渗流的计算。算例结果表明应用ANSYS软件进行非饱和土渗流场的数值模拟是可行的。     

非饱和土体气态水迁移引起的含水量变化方程

基于现有土力学理论及流体力学理论 ,结合非饱和土气态水迁移特征 ,得到了根据土体基质吸力和温度确定土孔隙饱和蒸气压力的表述关系式 ,推导得到非饱和土体中气态水迁移引起含水量变化的非稳态方程 ,方程揭示了气态水迁移的动力是温度梯度和含水量梯度 ,气态水迁移现象是温度不均匀分布和含水量不均匀分布单独或共同作用的表现形式 ,方程表述了实验揭示的现象。最后应用含水量变化方程对实验结果进行了计算分析 ,验证了该方程的合理性     

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.     

非饱和土水分特征曲线特性

为了描述非饱和土基质吸力与含水量的关系特性,进行了室内外土体水分特征曲线(SWCC)测试,分析了试样物质成分、塑性指数、孔隙结构、应力状态等因素对SWCC测试的影响;在自然边坡、挖方边坡、填方边坡上进行了基质吸力变化规律的实测,对比了在不同应力、填土条件下基质吸力变化规律的差异性。研究结果表明:同一土体的SWCC并不惟一;可以通过同条件下的室内吸湿曲线来模拟现场基质吸力和含水量的关系;当基质吸力为100~1 000 kPa时,SWCC呈线性关系,使得基质吸力监测的可操作性大大提高。     

挖方路段路基水分迁移特性测试与分析

针对公路因开挖而出现的路基水分失衡现象,在张家口—涿州高速公路工程选取试验段埋设温度和电阻传感器,测试不同挖方深度路段(深挖、浅挖和填挖过渡段)路基在开挖渗沟前后不同深度处的电阻率;通过室内试验建立电阻率和含水率之间的关系,分析了挖方路段路基水分迁移特性.分析表明:随着挖方深度的增加,深秋与初春的含水率差值△W不断增大,即在挖方边坡水分补给和温度共同作用下,水分迁移的强度随着挖方深度的增加越来越强烈;渗沟和一定深度的换填有助于抑制挖方路段水分迁移作用,改善路基工作状态;对比填挖过渡段和深挖方路段季节性水分迁移,夏季降水对2处路段影响显著,所测土基含水率较之其他季节明显增大,季节性因素对深挖方路段水分迁移强于填挖过渡段.     

多年冻土路基水分迁移热力学性能分析

从水分场与温度场相互作用的角度,分别建立温度场单场控制方程和水热耦合效应的控制方程,应用有限元方法进行计算。通过对单因素温度场的计算结果与水热耦合作用下的温度场计算结果比较,分析水分迁移作用对路基温度场的影响。     

路基非饱和土水分运移及其对边坡稳定性的影响

讨论了边坡土体在入渗、蒸发条件下的边界条件表达形式，使用了基于有限单元的土坡稳定分析方法以考虑土坡吸力及含水率变化的影响，并推导了安全系数计算式。选取填方路基作为典型算例，研究了入渗、蒸发交替等作用条件下非饱和土坡吸力变化规律，探讨了水分运移对土坡稳定性的影响规律。     

非饱和土水汽迁移规律试验研究

通过设计相应条件下压实土柱模型试验,研究了相应边界条件下的水汽迁移规律。结果表明：对于同一压实度下随着表面热辐射温度的增加,土体内水汽迁移速率呈线性变化,且随着上表面辐射强度的增加,水汽迁移影响深度亦逐渐加深,并渐趋于一定值。土柱试样在表面热辐射温度的作用下,土柱体内水汽原始分布平衡状态遭到破坏,一方面土柱内水汽沿试样表面向上迁移,另一方面由于温度梯度的存在,部分水汽向下迁移。     

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。     

富水黄土隧道施工过程围岩水分迁移规律研究

为了给富水黄土隧道施工提供指导,依托银西高铁上阁村隧道,通过现场监测得到典型断面上覆软塑黄土层隧道水分迁移的基本规律;通过室内试验建立了围岩孔隙比与围岩渗透系数、围岩含水率与围岩强度的关系式,利用FLAC^3D内嵌的FISH语言进行相应编程,对土体单元赋予动态渗透系数,实现了流固耦合作用下的隧道开挖模拟,并结合现场监测数据验证了该数值模拟的可靠性,最后基于16种工况的模拟结果,揭示了上覆软塑黄土层距隧道拱顶不同距离下隧道开挖卸载过程中围岩水分迁移规律。结果表明：在开挖扰动下隧道上覆软塑黄土层中水分由黄土层底部向隧道临空面迁移,最终累积于隧道底部,且水分迁移始于掌子面开挖,滞后于初支封闭;当拱顶与软塑黄土层底部距离0 m≤h≤4 m时(h为隧道拱顶与软塑黄土层底部间距),位置水头和压力水头的变化引起洞周水分迁移,水分迁移速度快、迁移量大,隧道仰拱封闭前,水分易侵入临空面;当5 m≤h≤8 m时,位置水头的变化引起洞周水分迁移,水分迁移速度慢、迁移量小;当h>8 m时,无明显水分迁移;当0 m相似文献   

路基非饱和土水分运移及其对边坡稳定性的影响

讨论了边坡土体在入渗、蒸发条件下的边界条件表达形式,使用了基于有限单元的土坡稳定分析方法以考虑土坡吸力及含水率变化的影响,并推导了安全系数计算式.选取填方路基作为典型算例,研究了入渗、蒸发交替等作用条件下非饱和土坡吸力变化规律,探讨了水分运移对土坡稳定性的影响规律.     

降雨条件下非饱和土边坡稳定耦合数值模拟

降雨是影响边坡稳定的主要因素之一。降雨入渗,土体饱和度会发生变化,进而影响孔隙水压力与介质渗透系数。文章根据岩土饱和-非饱和渗流理论,考虑降雨入渗的影响,基于非饱和水土二相介质耦合,运用有限元强度折减法,对持续降雨条件下土质边坡进行了数值模拟。在不同时刻与不同降雨强度下,分析了降雨过程中边坡位移、孔隙压力和安全系数的变化规律。     

降雨入渗对非饱和土路基稳定性的影响研究

为研究降雨入渗对非饱和土路基稳定性的影响,从非饱和土的渗透特性,降雨入渗的影响因素,降雨对土体强度的影响分析了降雨入渗机理,运用ABAQUS有限元软件进行数值模拟;结果表明:降雨入渗带给路基稳定性的影响是从坡脚向路基内部延伸到一定区域内的,从而导致路基沉降过大,使边坡浅层有可能出现失稳现象,必须采取有针对性的加固措施。可为降雨入渗条件下非饱和土路基及边坡的防护工作提供参考与借鉴。     

水分迁移引起红粘土路基软化及病害预防研究

通过室内试验认为,含水量的变化将会引起红粘土路基强度的显著变化,因此水分迁移是造成红粘土路基病害的主要原因之一。为避免出现路基内部含水量的增加,在路基填筑层上表面覆盖薄膜等防水材料,在填挖交界处铺设无砂混凝土层,确保填挖交界地下水的排出等防排水措施极为必要。并结合水分扩散和冷凝迁移是引起路基运营后软化的主要原因,提出了可防水分扩散和冷凝迁移的新方法"一种可防路基软化的路基结构",为工程实践提供参考。     

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。