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原文传递湿陷性黄土路基水分场及其变形特性数值分析

论文题名：	湿陷性黄土路基水分场及其变形特性数值分析
关键词：	湿陷性黄土路基;水分场;变形特性;持水能力;数值模拟
摘要：	湿陷性黄土结构疏松、强度高、压缩性小;在降雨作用下易发生湿陷变形，公路湿陷性黄土路基沉降及破坏往往比较严重。论文以固原到西吉高速公路工程为依托，对宁夏固原地区的湿陷性黄土路基的水分场及变形进行研究。论文主要研究内容及结论如下: 　　①基于GEOSTUDIO平台，通过物理经验模型(Arya-Paris模型)及固原黄土物理力学参数，拟合得到了固原黄土在不同干密度情况下的土水曲线;采用VG模型以土水曲线反算出固原黄土的渗透函数。建立土柱模型分析了饱和含水量、干密度及土类对土体毛细水上升的影响。　　②考虑路基压实分区特征、固原气候条件、雨水径流条件及边沟排水等因素，建立了不同雨强、不同地下水位及降雨方式下的固原黄土路基的水分渗透数值模型。　　分析表明: 　　1）在小雨条件下，雨水在边坡处渗流紊乱、先浸润坡脚，降雨结束后孔隙水压力分布较降雨前期分布更均衡。　　2）随着降雨强度增加，雨水向坡脚汇集，表层土体暂态饱和。　　3）受压实度影响，降雨强度增加后，路基新生了浸润线，并出现了水分分区现象。　　③建立了不均匀条件下（地表倾斜、路基填筑材料不均匀、地基初始含水量分布不均匀）的数值模型，分析了路基的水分分布规律。　　分析表明: 　　1）当雨水垂直于倾斜路基表面入渗，降雨入渗深度及入渗方向改变，导致浸润线及土体含水量发生变化。　　2）填料的不同渗透特性及持水能力，导致降雨后路基的含水量和孔隙水压力均出现“极值交替”现象。　　3）地基初始含水量的差异性影响雨水的渗流路径，但对路堤浅层土体含水量的变化影响小，对路堤底部含水量的变化影响大。　　④对降雨条件下不同地基处理方法（换填、素土/灰土挤密桩）的处理效果进行了数值模拟。分析表明: 　　1）路基换填后，换填区域水平方向含水量的最大变异系数值8％，最大平均含水量20％，含水量值较低且水平分布均匀;竖直方向含水量的最小变异系数值40％，最大平均含水量13％，含水量值较低但竖向分布不均匀。换填后路基表面最大沉降值减小10cm。　　2）素土挤挤密桩改变了路基内部的雨水的渗流方向，湿陷区域土体平均含水量值降低了2％;含水量在素土挤密桩底部达到最大值，竖向含水量分布变异系数平均值14％，含水量竖向分布均匀性较好;浸润线从湿陷区域下降到非湿陷区域，路基中心最大沉降值为8.3cm。　　3）桩体材料为灰土时，降雨后浸润线位置降低，挤密区域的土体竖向含水量分布变异系数平均值23％，平均含水量12％，含水量值较低但竖向分布较不均匀;降雨后路基的最大沉降值比素土桩减少约1.3cm。　　⑤论文对固原黄土路基的含水量、沉降等指标进行了现场监测。监测数据对比分析，数值模拟结果与现场实测值的变化规律基本一致。
作者：	胡欣
专业：	交通运输工程；道路与铁道工程
导师：	郑智能;凌天清
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文