半填半挖路基水分运移规律及差异沉降形成机理研究

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1、长沙理工大学硕士学位论文半填半挖路基水分运移规律及差异沉降形成机理研究姓名：王有昌申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王桂尧20090401摘要水分运移是非饱和土体的根本问题，降雨入渗、蒸发、地下水位变化等边界条件作用下，使土体中的非饱和区范围发生变化，非饱和土体内部的水分场重新分布，其吸力场也随之改变，表层土体在水分含量减少时干缩开裂，在水分增加时出现湿陷等，非饱和区土体出现回弹和压缩变形等。半填半挖路基属于非饱和土的范畴，因其断面特殊性、土体材料差异性及边界复杂性，在边界条件改变和外荷载作用下，路基内部土体水分含量改变产生不均匀变形，造成路面病害。由于非饱和土性质的复杂性

2、，其差异变形问题需进一步深入研究。本文旨在以湖南省境内某典型填料为研究对象，对填料的非饱和水分运移规律进行了系统的研究。首先设计填方土体和挖方土体的土柱试验，分析土柱在不同入渗角度、水头高度、压实度、地下水位条件下的水分运移规律，并得到入渗长度与入渗水头、时间、入渗量之间的关系以及湿润锋x，和时间f的关系；设计风干土柱吸湿试验，得到湿润锋随时间的变化规律和吸湿后含水率的分布，并通过拟合曲线得到土柱含水率的分布函数。其次针对半填半挖路基的特殊性，应用湿化变形机理分析路基填挖材料在浸湿下产生湿化沉降；应用非饱和流固耦合机理分析降雨条件下不同历时、雨强、雨型及地下水位变化下的水分运移及引

3、起的变形规律。最后，采用Geo．Studio系列软件对湖南某高速半填半挖路段典型断面建立实体模型，分析路基土体在自然气象条件下和地下水位变化下的水分运移规律及差异沉降规律，从而为控制工后沉降，改进半填半挖路基的修筑技术，改善路基排水系统提供依据。关键词：半填半挖路基；水分运移；差异沉降：湿化变形；Geo—Studio；ABSTRACTMoisturemigrationisthef．undamentalquestionsofnon．saturatedsoil．rainfallinfiltration，evaporation，groundwaterleVelchangesandsoon

4、intheroleofboundaryconditions，sothattheunsaturatedsoilzonechanges，themoisturefieldofnon．saturatedinternalsoilwillre．distribute，thesuctionfieldofsoilalsochanges．Thesurfacesoildry-shrinkageandcrackswithmoisturecontentreducing，collapseswithincreasing，theso订ofunsaturatedzoneoccurressuchasreboundan

5、dcompresseddefomation．Asemi．nlledandsemi-excavatedembankmentbelongstothescopeofunsaturatedsoils，duetotheircross．sectionparticularity，differenceofsoilmaterialsandboundarycomplexity，withthechangeofboundaryconditionsandexternalloads，changeofmoisturecontentofinternaIsubgradesoilarisesf．romnon．unif

6、bnndef．0rmation，andcausestheroaddiseases．Becauseofthecomplexityoftheunsaturatedsoil．thediffbrentialdef．ormationissuesneedtobef．urtherstudy．Thepurposeofthispaperputsatypicalroadbed·fillinginHunanProVinceastheresearchobjecttodoasystematicstudyofthenon-saturatedwatermovementlaw．Firstofall，dothede

7、signofcolumnofsoiltestingaboutfillsoilandtheexcavationofthesoil，analyzethelawofwatermovementofsoilcolumnatdif．ferentinfiltrationangle，headheight，degreeofcompactionandundertheconditionsoftheunderwaterlevel；andgetstherelationshipbetweenth