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路面结构在降雨条件下的非饱和渗流分析及排水性能评估

何要超  
【摘要】: 国内外对高速公路路面损害调查研究和路面使用经验表明,进入路面结构内的自由水是造成或加速路面损坏的首要原因。本文在参考国内外研究资料的基础上,结合常吉高速公路试验路段路面结构形式及排水设计方案,通过理论分析、试验研究和数值模拟的方法,对高速公路路面结构在降雨条件下的非饱和入渗问题进行分析研究,主要开展了以下几方面的工作: (1)介绍了目前的评估路面结构内部排水性能的标准及路面结构内部排水设计方法。介绍了我国路面结构内部排水系统设置条件、设置要求以及排水设施方案; (2)介绍了非饱和多孔介质的基本特性和非饱和渗流的控制方程,给出了降雨条件下非饱和渗流定解条件; (3)采用渗流有限元软件SEEP/W对高速公路路面结构进行降雨条件下的非饱和渗流数值模拟,分析降雨期间和雨停后排水阶段各路面结构层的非饱和入渗规律。通过绘制各层体积含水量随时间变化曲线,采用AASHTO的评价指标t_(50)对比分析设与不设级配碎石排水层、不同饱和渗透系数排水层材料、初始地下水位位置、不同面层材料以及表面裂缝对路面结构排水效果的影响,评估各种形式路面结构排水性能; (4)对中央分隔带进行现场降雨试验,然后采用有限元软件SEEP/W对上述中央分隔带降雨试验进行数值模拟,与试验对比分析中央分隔带填土的雨水入渗规律及排水设施的排水能力和效果。利用SEEP/W软件对中央分隔带降雨入渗进行模拟,通过绘制各层体积含水量随时间变化曲线,分析降雨强度、降雨历时以及填土类型对分隔带降雨入渗的影响。


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