路基作为道路的基础,是道路结构的重要组成部分,它的工程特性在一定程度上决定了道路的工程性能及使用性能。在影响路基工程特性的众多因素中,含水量的作用较为突出,很多路基病害都是由水引起的,如路基失稳、沉陷等。这是因为路基的含水量较大时,其结构强度会大幅度下降;同时,路基含水量发生变化时,其渗流运动会对路基内部土体产生冲刷作用,影响土体结构的稳定性。降雨是路基水分的主要来源:一方面,雨水会通过路面结构缝隙、裂缝及边坡等渗入都路基中,改变路基的含水量及其分布;另一方面,由于山区挖方路段的路基接近甚至低于地下水位线,降雨会对地下水进行补给,并通过毛细作用渗入路基。研究降雨条件下路基水分的运动特性,有助于了解路基渗流及其含水量变化、分布规律,为路基工程及其排水系统设计提供参考。本文首先从非饱和土理论出发,深入分析了非饱和土的力学特性、土-水特征曲线以及路基中的非饱和土问题。并利用darcy定律,结合土水势理论、饱和-非饱和渗流理论及其微分方程、定解条件等,深刻地剖析了路基的饱和-非饱和渗流问题;其次,用入渗量、入渗率及渗透系数等参数对路基降雨入渗机理及过程进行了详细的描述,并介绍了几种降雨模型及其入渗边界;最后,对路基降雨入渗数值仿真实验及现场水分监测试验的数据进行全面分析,并总结了路基水分在降雨条件下的变化和分布规律。本课题的研究以广州市北二环高速公路为工程背景,其重点是通过在试验路段的路基(填方、挖方)中埋设大量的土壤水分计和孔隙水压计,对路基含水量及孔压进行长期监测;并运用专业渗流分析软件对这两种路基建立了有限元模型进行降雨入渗的数值仿真实验,通过对比分析现场试验及仿真实验数据,归纳总结路基水分运移规律;最后,结合工程实际情况,对试验路段的排水系统进行了优化设计。