濕化效應對高填方紅土路基變形影響及控制研究

《濕化效應對高填方紅土路基變形影響及控制研究》是依託南昌大學，由劉小文擔任項目負責人的地區科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：濕化效應對高填方紅土路基變形影響及控制研究
• 項目類別：地區科學基金項目
• 項目負責人：劉小文
• 依託單位：南昌大學

項目摘要

基於土體浸水濕化會同時引起其濕化變形及其強度變化的觀點，研究濕化效應對高填方紅土路基變形影響。首先從試驗上開展土體濕化效應試驗研究，包括紅土濕化變形三軸試驗、非飽和紅土強度試驗及降雨或浸水工況下紅土填方路基室內大尺寸模型試驗；研究乾密度、初始含水率及級配等物理特性對濕化變形及強度變化影響規律，研究反覆濕化、部分濕化及減荷條件下濕化引起的濕化變形特徵，建立非飽和紅土濕化變形以及非飽和紅土強度定量表達式；其次從理論上研究濕化效應影響下飽和-非飽和土體滲透固結規律，建立能考慮土體濕化變形以及非飽和土強度隨含水率變化的飽和-非飽和滲透固結耦合方程，研究其在岩土工程有限元計算中套用方法，完成相應有限元計算編程；利用開發程式分析濕化效應作用下路基的變形規律以及路基幹濕狀況、填築乾密度、填築含水率、顆粒級配及車輛荷載等因素對路基沉降變形影響；根據數值分析成果與室內模型試驗結果，提出相應變形控制措施。

結題摘要

紅土在江西廣泛分布，被大量用作路堤填料，紅土浸水濕化對路基變形影響不可忽視。項目通過GDS非飽和土三軸儀、全自動控制三軸儀及壓力板儀等開展了紅土濕化變形的三軸試驗，研究了不同填築乾密度、粘土礦物含量、濕化應力路徑、部分濕化等條件下濕化變形特性，以及非飽和紅土土-水特性及強度變化規律，取得了一系列研究成果；通過試驗獲得了部分濕化變形與應力狀態及飽和度的關係式，建立了非飽和土擴展非線性彈性本構方程；同時從熱力學理論及液橋計算模型角度，提出了不等徑土顆粒組合微觀模型下的土-水特徵曲線理論解，並結合突變理論從理論上建立了反映濕化效應的濕化變形本構關係，即建立了含水率、基質吸力、濕化變形這三者之間的關係式；編制了可考慮部分濕化變形、強度隨含水率變化的飽和—非飽和滲流及應力變形有限元程式。數值模擬了路基浸水下濕化效應對路基沉降變形的影響規律，並與室內路基模型試驗結果進行對比；分析了填築乾密度、浸水高度、粘土礦物含量、路堤高度等對路基沉降變形規律。結果表明填築壓實度（乾密度）對濕化變形影響較大；紅土性質對濕化變形影響也大，壓實度相同情況下液限相對較高紅土濕化變形大；相同浸水高度下路堤越高產生的濕化變形越大；浸水高度越高產生的濕化變形也越大；結論對紅土地區路基設計及施工具有重要的指導意義。