路面結構排水特性的非飽和滲流數(shù)值模擬與分析.pdf

1、國內(nèi)外大量的路面損壞狀況調(diào)查和路面使用經(jīng)驗表明，進入路面結構內(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路面結構強度的喪失，然而降雨的大部分時間里路面結構層都處于非飽和狀態(tài)。 非飽和土中水流的驅動勢為基質(zhì)吸力和重力。筆者嘗試從考慮非飽和滲流的角度切入，應用滲流有限元方法計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計方法，本

2、文主要從以下幾個方面開展研究工作： （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，對典型二級公路斷面進行降雨入滲數(shù)值模擬。相應地簡化了模型的實際斷面形式、邊界條件及初始地下水位。通過繪制體積含水量與時間的關系曲線，研究發(fā)現(xiàn)對于密級配基層，由于橫向排水路徑過長，基層材料過于密實，邊緣排水系統(tǒng)不能有效地排出滲入到路面結構層

3、的雨水。排水基層結合邊緣排水系統(tǒng)相對迅速排除了積滯在結構層及層間的自由水。采用AASHTO的評價指標t50（排水50％所需的時間），比較飽和流與非飽和流計算結果發(fā)現(xiàn)，飽和流理論高估了路面結構的排水效果。進行參數(shù)的敏感性分析發(fā)現(xiàn)，地下水位、降雨歷時和降雨強度輸入?yún)?shù)對路面結構降雨入滲及排水規(guī)律影響較大，建議通過實測這些參數(shù)以確保數(shù)值模擬結果的準確性。 （3）對中央分隔帶內(nèi)粉質(zhì)粘土和粉質(zhì)砂土在不同雨型條件下進行降雨入滲數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，