非饱和渗透下沥青混凝土路面内部动水压力分布规律研究

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环境和交通荷载直接作用于路面结构,大自然的千变万化和工业文明的不断向前注定了这些作用的复杂性。公路等级的提高造成了车速的提高,使得动水压力成了不可忽视的因素。尽管人们或多或少地意识到了动水的作用,但人们既不了解动水压力的大小,也不知道动水压力的作用过程。实际上,在动水作用的问题上,人们难以给出十分自信的回答。本文旨在揭示沥青混凝土路面内部动水压力分布规律,首先介绍了多孔介质理论,对沥青路面渗流性进行分析,并认为沥青混凝土的渗流符合达西定律,从而自主研发了室内变水头渗透仪,通过渗流实验,获得了沥青混凝土在不同孔隙水平下的渗透系数,分析孔隙率与渗透系数之间的关系。最后通过实验采集的数据,使用ABAQUS有限元软件对降雨入渗的渗流场进行仿真模拟。本文主要结论如下:①通过对动水压力和滑水现象的分析及动水压力的理论计算,得出动水压力与行车速度的平方成正比,也就是随行车速度呈级数增长。②结合达西定律,自制了变水头渗透仪,侧壁采用防水泥密封,很好的解决了以往变水头渗透仪的侧壁漏水问题,并对渗透仪进行了改进研发出了加压渗透仪。③对间断级配的SMA-13、连续级配的AC-16与AC-20试件进行渗透试验,实验结果表明:孔隙率低于7%时,试件基本不漏水,空隙率高于8%时,间断级配的SMA-13的渗透系数要高于连续级配的AC-16而低于连续级配的AC-20,从这可以看出渗透系数的大小跟级配类型、骨架结构和和最大粒径有关,细集料越多,混合料空隙被填充得越多,空隙率也就越低。另一方面,最大粒径也是影响空隙率的一大因素,最大粒径越大,之间形成的空隙率越大。所以随着最大公称粒径的增加,混合料的渗透系数相应增大。④通过ABAQUS有限元软件来模拟降雨入渗过程中路面结构内部的变化过程,分别模拟了竖向应力分布,土壤的等效塑性应变分布,孔隙压力分布,当降雨开始后,沥青路面结构随着降雨时间的增加,路面内部结构发生显著变化,竖向应力、土壤的等效塑性应变、孔隙压力都随着降雨的持续迅速增大,若与车辆荷载耦合,对路面结构将造成破坏性的影响。
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