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非饱和渗流状态下沥青混合料裂变机理研究
| 论文题名： | 非饱和渗流状态下沥青混合料裂变机理研究 |
| 关键词： | 沥青混合料;多孔介质;非饱和渗流;数值模拟;孔隙水压力 |
| 摘要： | 沥青路面破裂松散类破坏一直都是影响路面使用寿命的主要病害之一，尤其在路面通车初期。研究表明，路面内部水分与行车荷载的共同作用是诱发此类病害的主要原因。然而，目前对于水力耦合作用的研究，多基于饱水路面的动力响应，并未考虑到路面多处于非饱和状态，因此，明确非饱和渗流状态下力学响应规律是研究松散及裂变原理的重要环节，可以更加真实地反映路面结构受力状况。 本文以沥青混合料SMA-13、AC-13、OGFC-13及非饱和沥青路面为研究对象，通过改良变水头加压渗透仪，研究沥青混合料空隙率、渗透系数及水压力之间的关系，为数值模拟提供水力参数，建立非饱和、饱和状态沥青路面有限元模型，探讨不同状态沥青路面在不同影响因素下的力学响应规律。本文的主要研究内容与结论如下： （1）改良变水头加压渗透仪，探究沥青混合料的空隙率、渗透系数之间的关系，结果表明：空隙率与渗透系数之间存在指数关系，即随着空隙率的变大，渗透系数增大，可利用空隙率评价沥青混合料渗透性能； （2）通过分析动水压力作用后，沥青混合料的渗透性能及水稳定性，结果表明：随着动水压力及作用时间的增大，渗透系数呈现增大趋势；利用浸水马歇尔试验与冻融劈裂试验，评价沥青混合料在动水作用下的水稳定性，其指标呈现下降趋势； （3）利用ABAQUS有限元软件建立非饱和、饱和状态沥青路面三维模型，模拟路面在行车荷载作用下的力学响应。结果表明：行车荷载作用下，非饱和沥青路面孔隙水压力、横向应力小于饱和沥青路面，竖向位移、竖向应力均大于饱和沥青路面，可以预测非饱和状态下沥青路面易发生开裂、松散等病害； （4）通过施加不同大小行车荷载、行车速度及上面层渗透系数，探究三者对非饱和状态沥青路面孔隙水压力分布规律的影响，利用正交试验所得结果进行灰关联分析，进一步明确荷载峰值、车速大小及渗透系数对孔隙水压力的影响程度。结果表明：当非饱和沥青路面所受荷载越大时，孔隙水压力越大，当车速越快，孔隙水压力越大，并且其正向峰值出现时间越快，当沥青路面上面层渗透系数越小时，其孔隙水压力越大，在重载、快速行驶及低渗透性影响下，路面受到水作用的程度较大，易导致路面松散、开裂现象的发生；基于灰关联分析发现，非饱和路面内部的孔隙水压力受到渗透系数影响较大，其次是荷载峰值，影响最小的是行车速度。 |
| 作者： | 朱东建 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 李志勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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