基于非饱和渗流原理的粉土路基水份分布规律研究

为了研究粉土路基内部含水率分布规律,建立了基于非饱和渗流原理的有限元数值仿真模型,研究了地下水位、降雨、蒸发作用等因素对路基材料含水率的影响作用,采用稳态及瞬态渗流计算,确定了粉土路基及边坡材料含水率变化规律;通过埋设频域反射仪湿度传感器对路基含水率年变化规律进行了实测,验证了理论分析模型的可靠性.研究结果表明:路基的...     

海底隧道围岩注浆效应研究

针对海底隧道建立了研究隧道涌水量及注浆圈外水压力的简化模型,经过理论推导得出隧道排水量以及注浆加固圈外水压力的解析公式;由拉格朗日差分法(FLAC2D)建立数值计算模型,在隧道周边范围对软弱围岩进行注浆。对比海底隧道在注浆前后位移场和涌水量的变化,结果表明:通过注浆提高了围岩的抗剪强度和抗剪刚度,使隧道顶、底板位移得到了有效的控制,隧道的涌水量大为降低,起到了良好的止水效果,有利于围岩的整体稳定。该结果对富水地层条件下的海底隧道工程涌水量预测及注浆处治措施提供一定的理论参考。     

核电站导流堤围堰有限元强度折减稳定性分析

以核电站导流堤围堰稳定性问题展开研究,在进行导流堤围堰设计优化、比较的基础上,介绍了有限元数值模拟分析方法,以及有限元强度折减原理与方法;选用施工围堰最为不利断面进行稳定性分析验算,考虑渗流作用与流固耦合影响、强度折减（SSR）进行稳定性分析.分析结果表明,核电站导流堤围堰有限元强度折减稳定性分析能够验证工程实践,研究结果可为类似工程提供技术指导.     

降雨入渗时沥青路面流固耦合作用的力学响应

应用ABAQUS软件建立降雨入渗条件下的沥青路面渗流有限元模型,得到相应的渗流规律和渗流场的分布状态;在建立合理的降雨渗流场边界的基础上,运用多孔介质流固耦合理论分析了沥青路面在渗水和行车荷载作用下的力学响应。研究表明:降雨入渗过程将会导致沥青路面内部饱和度和孔隙水压力出现显著的变化;在动态荷载的作用下,降雨入渗后的沥青路面内部各项应力指标呈现波动特性,孔隙水压力与流速出现了较大的正、负逆转。     

降雨入渗条件下非饱和土渗流特征试验

设计了一种可测量降雨入渗与底部排水条件下土体体积含水率与基质吸力变化规律的试验装置,开展不同降雨强度条件下砂土和粉质黏土的降雨入渗与排水过程室内模型试验,得到了不同土质在不同降雨强度下各高程处体积含水率与基质吸力的变化规律。结果表明：可将降雨入渗条件下不同土质的体积含水率变化划分为3个阶段,首先表面土体含水率上升,随着雨水的入渗,表面含水率保持不变,土体内部含水率由上至下依次上升,随后当浸润线达到装置底部后,土体的含水率开始逐渐增大,由非饱和状态过渡至饱和状态,最后当装置底部达到饱和后,土体中的水位开始逐渐上升,各个测点在降雨作用下由下至上依次达到饱和状态;不同土质土体的表面体积含水率均与降雨强度呈线性关系,在相同降雨强度下粉质黏土表面体积含水率大于砂土,不同土质浸润线的下降速度与降雨强度均呈对数函数关系,在相同降雨强度下砂土浸润线下降速度大于粉质黏土;土体基质吸力随着雨水的入渗由上至下逐渐减小,在水位上升过程中基质吸力变化幅度小于降雨入渗过程;在排水过程中,砂土与粉质黏土各高程处的含水率随排水时间的变化规律分别呈幂函数关系和指数函数关系,位置较高测点的含水率下降明显快于位置较低的测点。     

基于有限元分析的透水沥青路面结构优化方案

为深入分析降雨条件下透水沥青路面排水层内部渗流状况,更充分地发挥透水材料的渗透性能优势,对透水沥青路面的结构进行了优化。采用有限元软件SEEP/W,基于非饱和渗流理论分析了排水层在降雨过程中的内部渗流状况,针对影响排水层排水效率的结构性因素,提出了透水沥青路面的结构优化方案,并对该方案进行瞬态模拟。模拟结果表明,与常规方案相比,所提出的优化方案均在不增加排水层材料用量的情况下,大幅度提高了路面排水能力。其中,2%横坡路段,不等厚上面层模型和增设排水沟模型相较常规模型,在对降雨强度的适应能力方面分别提高了38.2%和158.8%;8%横坡路段,不等厚上面层模型和不等厚-增沟模型相较常规模型,在对降雨强度的适应能力方面分别提高了130.8%和234.6%。研究表明,对透水沥青路面结构进行的优化有效提高了其排水性能,增强了透水路面排水层对降雨的应对能力。     

调蓄式渗井非饱和渗透排水影响因素分析

为探讨公路下挖通道排水中浅层渗井的使用性能,利用SEEP/W软件模拟调蓄式渗井向非饱和带岩层的排水过程,并分析井深、井径、渗水段长度及渗水岩层土水特性等参数对井流量的影响.研究发现,井流量与这些参数均成正相关关系,其中渗水层渗透系数最敏感,其次为井深、井径和渗水段长度;井深设置到潜水面之上2 m左右处,渗井性能最优;井流回灌过程中,非饱和带岩层径向影响范围为1～2倍井深,渗井排水结束后再经过1/2排水时间,渗水层中水丘基本消散,仅在渗井周围残留有局部滞水带.     

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.     

裂隙对红粘土边坡渗流稳定的影响分析

为探讨裂隙对红粘土路堤边坡渗流稳定的影响规律,采用非饱和湿热耦合有限元分析方法,模拟了9种裂隙工况下边坡瞬态水分迁移过程,并基于非饱和强度理论耦合计算了边坡稳定性。分析得出,裂隙的存在明显加深了边坡降水影响深度,考虑裂隙工况下降水影响深度为裂隙埋深加上气候影响深度,裂隙间距对湿度影响深度贡献小,它主要控制着降水早期边坡水分迁移,裂隙埋深是影响边坡渗流和稳定的主要因子,裂隙埋深小于1.0m时裂隙对边坡稳定性影响不敏感,而裂隙埋深达到2.0m以上时影响十分显著。     

降雨对高填土路堤的入渗深度的确定及有限元稳定分析

能持续一定时间的强降雨使得非饱和土高填土路堤的稳定性大幅度降低 ,应用两种不同的降雨入渗深度计算方法 ,计算了路堤在不同的降雨重现期、降雨强度、降雨持时情况下的入渗深度 ,通过两种方法的对比研究 ,提出了合理的降雨入渗深度的计算公式 ;在所得出的入渗深度的基础上 ,运用渗流有限元和弹塑性有限元程序对高填土路堤进行了稳定分析 ,得出了一些有价值的结论 ,可供工程设计和施工参考