路面結(jié)構(gòu)排水特性的非飽和滲流數(shù)值模擬與分析.pdf

1、國(guó)內(nèi)外大量的路面損壞狀況調(diào)查和路面使用經(jīng)驗(yàn)表明，進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水是造成或加速路面損壞的首要原因。目前大多數(shù)排水問題的研究集中于飽水時(shí)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的喪失，然而降雨的大部分時(shí)間里路面結(jié)構(gòu)層都處于非飽和狀態(tài)。 非飽和土中水流的驅(qū)動(dòng)勢(shì)為基質(zhì)吸力和重力。筆者嘗試從考慮非飽和滲流的角度切入，應(yīng)用滲流有限元方法計(jì)算分析降雨期間和降雨停止后路基路面飽和－非飽和滲流場(chǎng)及內(nèi)部排水系統(tǒng)的排水效果，以期探討基于非飽和滲流理論的路面排水設(shè)計(jì)方法，本

2、文主要從以下幾個(gè)方面開展研究工作： （1）由基本滲流理論方程出發(fā)，介紹多孔介質(zhì)飽和－非飽和滲流的基本微分方程。在此基礎(chǔ)上比較了飽和流與非飽和流兩種理論的差別。 （2）基于非飽和滲流理論，對(duì)典型二級(jí)公路斷面進(jìn)行降雨入滲數(shù)值模擬。相應(yīng)地簡(jiǎn)化了模型的實(shí)際斷面形式、邊界條件及初始地下水位。通過(guò)繪制體積含水量與時(shí)間的關(guān)系曲線，研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于密級(jí)配基層，由于橫向排水路徑過(guò)長(zhǎng)，基層材料過(guò)于密實(shí)，邊緣排水系統(tǒng)不能有效地排出滲入到路面結(jié)構(gòu)層

3、的雨水。排水基層結(jié)合邊緣排水系統(tǒng)相對(duì)迅速排除了積滯在結(jié)構(gòu)層及層間的自由水。采用AASHTO的評(píng)價(jià)指標(biāo)t50（排水50％所需的時(shí)間），比較飽和流與非飽和流計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，飽和流理論高估了路面結(jié)構(gòu)的排水效果。進(jìn)行參數(shù)的敏感性分析發(fā)現(xiàn)，地下水位、降雨歷時(shí)和降雨強(qiáng)度輸入?yún)?shù)對(duì)路面結(jié)構(gòu)降雨入滲及排水規(guī)律影響較大，建議通過(guò)實(shí)測(cè)這些參數(shù)以確保數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。 （3）對(duì)中央分隔帶內(nèi)粉質(zhì)粘土和粉質(zhì)砂土在不同雨型條件下進(jìn)行降雨入滲數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，