本文關(guān)鍵詞：降雨條件下山區(qū)公路路基水分運(yùn)移特性研究

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【摘要】：路基作為道路的基礎(chǔ),是道路結(jié)構(gòu)的重要組成部分,它的工程特性在一定程度上決定了道路的工程性能及使用性能。在影響路基工程特性的眾多因素中,含水量的作用較為突出,很多路基病害都是由水引起的,如路基失穩(wěn)、沉陷等。這是因?yàn)槁坊暮枯^大時(shí),其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度會(huì)大幅度下降;同時(shí),路基含水量發(fā)生變化時(shí),其滲流運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)路基內(nèi)部土體產(chǎn)生沖刷作用,影響土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。降雨是路基水分的主要來(lái)源:一方面,雨水會(huì)通過(guò)路面結(jié)構(gòu)縫隙、裂縫及邊坡等滲入都路基中,改變路基的含水量及其分布;另一方面,由于山區(qū)挖方路段的路基接近甚至低于地下水位線,降雨會(huì)對(duì)地下水進(jìn)行補(bǔ)給,并通過(guò)毛細(xì)作用滲入路基。研究降雨條件下路基水分的運(yùn)動(dòng)特性,有助于了解路基滲流及其含水量變化、分布規(guī)律,為路基工程及其排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。本文首先從非飽和土理論出發(fā),深入分析了非飽和土的力學(xué)特性、土-水特征曲線以及路基中的非飽和土問(wèn)題。并利用darcy定律,結(jié)合土水勢(shì)理論、飽和-非飽和滲流理論及其微分方程、定解條件等,深刻地剖析了路基的飽和-非飽和滲流問(wèn)題;其次,用入滲量、入滲率及滲透系數(shù)等參數(shù)對(duì)路基降雨入滲機(jī)理及過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的描述,并介紹了幾種降雨模型及其入滲邊界;最后,對(duì)路基降雨入滲數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)水分監(jiān)測(cè)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析,并總結(jié)了路基水分在降雨條件下的變化和分布規(guī)律。本課題的研究以廣州市北二環(huán)高速公路為工程背景,其重點(diǎn)是通過(guò)在試驗(yàn)路段的路基(填方、挖方)中埋設(shè)大量的土壤水分計(jì)和孔隙水壓計(jì),對(duì)路基含水量及孔壓進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè);并運(yùn)用專(zhuān)業(yè)滲流分析軟件對(duì)這兩種路基建立了有限元模型進(jìn)行降雨入滲的數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn),通過(guò)對(duì)比分析現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),歸納總結(jié)路基水分運(yùn)移規(guī)律;最后,結(jié)合工程實(shí)際情況,對(duì)試驗(yàn)路段的排水系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】：路基 降雨 滲流 含水量 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U416.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 研究問(wèn)題的提出以及意義11-14
• 1.1.1 研究問(wèn)題的提出11-13
• 1.1.2 研究的意義13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 非飽和土研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 飽和-非飽和滲流研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)路基路面排水研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容及思路18-20
• 1.3.1 本文研究目的18
• 1.3.2 本文的主要內(nèi)容18-19
• 1.3.3 本文的研究思路19-20
• 第二章 飽和-非飽和土滲流理論應(yīng)用于路基的簡(jiǎn)要分析與討論20-35
• 2.1 非飽和土的基本理論20-26
• 2.1.1 路基中非飽和土問(wèn)題簡(jiǎn)介20
• 2.1.2 非飽和土的應(yīng)力特性20-23
• 2.1.3 土-水特征曲線及其討論23-26
• 2.2 飽和-非飽和土滲流的基本理論及其在路基工程中的應(yīng)用討論26-33
• 2.2.1 路基土中水的賦存狀態(tài)及其作用分析26-27
• 2.2.2 土水勢(shì)理論27-28
• 2.2.3 Darcy定律28-29
• 2.2.4 飽和-非飽和滲流基本方程29-33
• 2.3 本章小結(jié)33-35
• 第三章 公路路基降雨入滲的機(jī)理分析35-45
• 3.1 路基降雨入滲的機(jī)理35-39
• 3.1.1 入滲率（入滲能力）36-37
• 3.1.2 入滲量37-38
• 3.1.3 滲透系數(shù)38-39
• 3.2 路基降雨入滲過(guò)程分析39-41
• 3.3 降雨模型及邊界條件41-44
• 3.3.1 降雨模型41-43
• 3.3.2 路基入滲邊界條件43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 降雨作用下北二環(huán)公路路基滲流規(guī)律的數(shù)值仿真分析45-67
• 4.1 山區(qū)填方與挖方路基滲流有限元模型建立45-51
• 4.1.1 GeoStudio滲流分析軟件的主要功能模塊45-46
• 4.1.2 幾何模型建立及單元網(wǎng)格劃分46-47
• 4.1.3 模型參數(shù)選取47-48
• 4.1.4 分析工況、邊界條件以及初始條件設(shè)定48-51
• 4.2 路基水分運(yùn)移數(shù)值仿真結(jié)果分析51-66
• 4.2.1 降雨入滲對(duì)路基含水量的影響51-63
• 4.2.2 降雨入滲對(duì)路基孔隙水壓的影響63-66
• 4.3 本章小結(jié)66-67
• 第五章 多雨山區(qū)高速公路路基含水量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與分析67-91
• 5.1 試驗(yàn)路段工程概況67-69
• 5.1.1 工程簡(jiǎn)介67
• 5.1.2 工程地質(zhì)地貌67-68
• 5.1.3 水文氣象68-69
• 5.2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試69-75
• 5.2.1 總體方案設(shè)計(jì)69-70
• 5.2.2 傳感器布置70-73
• 5.2.3 數(shù)據(jù)采集73-75
• 5.3 測(cè)試結(jié)果分析75-87
• 5.3.1 降雨作用下路基含水量變化規(guī)律分析75-84
• 5.3.2 路基含水量季節(jié)變化特征分析84-86
• 5.3.3 路基含水量及孔隙水壓力變化規(guī)律總結(jié)86-87
• 5.4 排水優(yōu)化設(shè)計(jì)87-90
• 5.4.1 路基路面排水系統(tǒng)87-89
• 5.4.2 排水系統(tǒng)優(yōu)化89-90
• 5.5 本章小結(jié)90-91
• 結(jié)論與展望91-93
• 結(jié)論91-92
• 展望92-93
• 參考文獻(xiàn)93-97
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果97-98
• 致謝98-99
• Ⅳ-2答辯委員會(huì)對(duì)論文的評(píng)定意見(jiàn)99

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