填方路基土水汽迁移规律试验研究及数值模拟

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1、长沙理工大学硕士学位论文填方路基土水汽迁移规律试验研究及数值模拟姓名：李斌申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王桂尧200804摘要随着我国高速公路建设逐步向中西部山区延伸，出现了大量的高填深挖路基，如何减少填方路基的工后沉降成为了当前需要解决的重要问题。除已经明确的诸如路基填筑方法、施工压实不足及实际行车荷载的原因外，路基体内的水汽迁移变化也是路基工后沉降的一个主要原因。当前，虽然对非饱和土水汽迁移问题有了一定的研究，但对于非饱和土导水参数的求解方法上尚不统一，其整个迁移过程和迁移规律的研究和认识尚有待进一步完善和补充。本文结合湖南省潭衡高速公路填方

2、路基工程实践，对某典型填料的非饱和土水汽迁移规律进行了系统的研究。首先，在张力计原理的基础上，通过对张力计的一系列的改装，研究了该填料土基质吸力的量测方法；其次，以该填料土的PSD数据为基础，结合分形理论，求出了该土样的PSD分形维数。在Menger海绵模型的基础上，将毛细管模型应用于土水特征曲线中，导出了该土样基质吸力的函数关系式。通过该结果与实测结果的对比分析，验证了理论分析和实验方法的准确性。另外，设计了一维压实土柱水分再分布试验，通过土中水汽再分布过程推导出非饱和土导水参数的函数关系式；通过设计不同流量边界条件下的压实土柱试验，对其水汽迁移变化规律及

3、其与压实度、各边界条件之间的关系进行了试验研究，并采用有限元分析软件对该实验进行数值模拟，二者结果吻合较好，说明该软件对非饱和水汽迁移问题模拟是可信的：最后，采用该软件建立该典型路基二维实体模型，对某典型路基土在自然气象条件下的水汽迁移规律进行了数值模拟，并对护坡草皮对路基水汽迁移规律的影响进行了进一步的探讨。关键词：填方路基；水汽迁移；非饱和；水汽含量；压实度；护坡草皮；ABSTRACTWiththehighwayconstructiongraduallyextendedtothecentralandwesternmountainsofourcounLry

4、,thereisalargenumberofembankmentswithtallfillinganddeepexcavation．Theproblemofdecreasingpost·constructionsettlementofembankmentshouldbesolved．ExceptthatalreadyWasclearabout，suchastheembankmentconstructionmethods，theconstructioncompactioninsufficiencyandtheactualdrivingload，themoist

5、uremigrationinembankmentsoilisalsoamainreasoncausingthepost—constructionsettlementofembankment．Presently，althoughthereisthecertainresearchtomoisturemigrationinunsaturatedsoil，butthesolutionmethodofunsaturatedsoilhydraulicparametersisstilldifficulttoformtheunification,andtheresearch

6、ofthemigrationprocessandthemigrationregularityisstillwaitingforfurtherconsummating．IncombinationwiththeconstructionofembankmentforXiangtan-HengyangexpresswayHunanprovince，themoisturemigrationregularityofthetypicalpackinginembankmentissystematicallystudiedinthispaper．Firstly,basedon

7、theprincipleoftensiometer,aseriesofreequipmentiscarriedon，themeasurementedmethodsofthematrixsuctionisstudied．Secondly,incombinationwiththePSDandthefractaltheoryofthepackingsoilsamples．thePSDfractaldimensionWasobtained．BasedontheMengerSpongemodel，appllingthebundleofcapillarytubesmod

8、eltoSWCC，thematrixsuctionf