基于物理试验生物滞留沟对海绵城市路基水分场分布

以重庆市海绵城市道路试验路段作为研究背景,研究探讨降雨条件下生物滞留沟路基水分分布影响。通过室内物理模型试验,采用土壤水分传感器和高密度电法进行数据采集。通过分析降雨前后路基体积含水率的变化情况,和降雨前后路基的电阻率的分布情况,试验结果表明:防渗膜全包的生物滞留沟能够有效地控制雨水进入车行道侧路基,防渗膜半包结构的生物滞留沟对雨水的就地下渗具有较好的效果,车行道下侧下渗雨水主要集中在2倍生物滞留沟深度。     

海绵城市中生物滞留沟对路基水分场分布影响

随着城市化进程的不断加快,海绵城市作为一种新型的低影响开发理念,逐渐成为城市建设的趋势。就重庆某海绵城市试验路段为背景,研究海绵城市生物滞留沟对路基水分场的分布问题。在强降雨情况下,采用数值试验模型分析防渗膜半包情况下生物滞留沟对路基水分场的分布;再结合现场原位试验,采用高密度电法测量降雨前后电阻率分布,分析路基雨水下渗的分布规律。综合分析试验结果表明:该种路基结构形式能够满足海绵城市的吸、蓄、渗、净等要求。分析雨水下渗至路基的整个过程,得到路基水分场的分布情况;其中防渗膜对于降低雨水在车行道侧路基水分的增加起到关键作用。     

海绵城市中生物滞留沟对路基水分场分布的影响

随着城市化进程的不断加快,海绵城市作为一种新型的低影响开发理念,逐渐成为城市建设的趋势。就重庆某海绵城市试验路段为背景,研究海绵城市生物滞留沟对路基水分场的分布问题。在强降雨情况下,采用数值试验模型分析防渗膜半包情况下生物滞留沟对路基水分场的分布;再结合现场原位试验,采用高密度电法测量降雨前后电阻率分布,分析路基雨水下渗的分布规律。综合分析试验结果表明:该种路基结构形式能够满足海绵城市的吸、蓄、渗、净等要求。分析雨水下渗至路基的整个过程,得到路基水分场的分布情况;其中防渗膜对于降低雨水在车行道侧路基水分的增加起到关键作用。     

一种新型的山地海绵城市生物滞留沟结构的雨水下渗

提出了一种新型的海绵城市生物滞留沟(以下简称"生物滞留沟")结构,探求了雨水在该结构的下渗机理及雨水在路基中的分布情况。通过物理模型试验和数值分析方法,研究了具有包至卵石层顶的防渗膜的结构形式的生物滞留沟雨水下渗情况。结果表明:该结构形式具有极好的雨水收集效果,具备一定的雨水就地下渗功能,是一种符合海绵城市建设要求的结构形式。研究结果能够为海绵城市生物滞留沟设计提供一定参考。     

基于高密度电法山地海绵城市生物滞留带雨水下渗探究

为探究山地海绵城市道路生物滞留带对雨水的控制效果,通过高密度电法研究了现场试点路段生物滞留带雨水下渗效果。结果表明:现场试验路段的生物滞留带对下渗雨水控制具有较好效果;同时雨水对路基的影响和时空分有关。可见海绵城市生物滞留带具有良好的持水效果,能够提高雨水的利用效率。     

基于高密度电法的山地海绵城市生物滞留带雨水下渗

为探究山地海绵城市道路生物滞留带对雨水的控制效果,通过高密度电法研究了现场试点路段生物滞留带雨水下渗效果。结果表明:现场试验路段的生物滞留带对下渗雨水控制具有较好效果;同时雨水对路基的影响和时空分有关。可见海绵城市生物滞留带具有良好的持水效果,能够提高雨水的利用效率。     

降雨条件下不良填筑路基破坏过程物理模拟

为研究不良填筑路基在降雨条件下变形破坏机制,采用相似材料和物理模拟实验方法再现填方路基变形破坏全过程,揭示降雨和软弱夹层与不良填筑路基变形破坏的内在联系。研究表明,雨水和坡后汇聚水流大量下渗,路基自重增加,下滑推力增大,坡体应力条件发生显著改变。软弱夹层相对隔水,下渗雨水在软弱夹层上运移受阻,夹层浸水软化,于坡体稳定性产生不利影响。路基内部碎屑颗粒含量大,进而堵塞地下水消散通道,孔隙水压力持续增加,加剧坡体变形,最终导致路基失稳。该路基破坏过程可分为：水流下渗、坡体应力调整、后缘拉裂缝形成、裂缝贯通-整体破坏四个阶段。     

基于动态渗透的雨水塘下渗设计及运行方法

针对上海世博城市最佳实践区北区的不透水景观水塘下渗改造,开展了雨水滞留下渗现场试验研究.改造前的试验表明,雨水下渗速率与雨水塘-地下水水位差呈线性关系;在改造后的雨水塘内开展试验,进一步验证了该结论,并确定了动态下渗速率.因此,提高塘内动态水位促进雨水下渗,有助于实现园区17.6mm雨水径流在3d内被下渗利用,达到国际绿色社区认证体系(LEED-ND)的铂金认证要求.     

近市政道路生物滞留带渗漏位置危险性分析

为评估生物滞留设施中防渗膜不同渗漏位置发生渗漏时对道路的影响,以西咸新区某市政道路典型断面为背景,运用有限元软件对雨水作用下易渗漏位置进行数值模拟,分析路基及地基土的受影响范围及随时间的变化,评估不同渗漏位置的危险等级,得出以下结论:渗漏的范围大致呈苹果形状,但是随着渗漏点的不同而有所区别,防渗膜与第一层路基填料接触的位置(S_1)出现渗漏时,下部地基土几乎不会受到任何影响;防渗膜与第二层路基填料接触的位置(S_2)出现渗漏时,道路地基土受影响的范围最大;防渗膜与地基土接触的位置(S_3～S_6)发生渗漏时,渗漏位置越靠近路基,地基土中含水量的增长速率越快,且含水量开始发生变化的时间也越早。综合考虑不同位置发生渗漏时含水量变化的影响范围及速率可将危险性等级排序为:S_2 S_3 S_4 S_5 S_6 S_1。     

多年冻土路堤水平排水板的作用机理与试验研究

为了解决青藏高原的冻土浅层雨季雨水下渗和蒸发所产生的冻土冻胀与融沉问题,在青藏高原开展水平排水板结构性路基和普通通风路基的原位模型对比试验,并从理论上探讨水平排水板在多年冻土路基中浅层重力排水和结构加劲的作用机理,确定水平排水板的铺设参数;运用光纤监测技术对水平排水板在多年冻土路基中的变形进行监测,对比分析水平排水板铺设与否这2种条件下冻土路基变形监测结果.研究结果表明:铺设水平排水板缩短了冻胀变形的冻结期,延长了相对稳定的稳定冻结阶段,减小了冻胀变形范围和冻胀变形;在铺设水平排水板的路基段,最大融沉变形为3.7 mm,累计最大冻胀变形为5.7 mm,而在未铺设水平排水板的试验路基段,最大融沉变形为3.1 mm,累计最大冻胀变形为9.2 mm.水平排水板在冻土路基工程中,可以有效控制雨水量在路堤下的下渗,减小雨水下渗量所带来的多年冻土路基的冻胀变形.     

路面结构新型排水系统性能及影响参数分析

路面结构中存在水分将会影响道路基层与路基土体的性能，造成土体弹性模量降低、承载能力减弱。随着时间的推移和路面车辆荷载的作用，路面结构将出现不同程度的破坏，例如开裂、车辙、坑洼、不均匀沉降等，因此需排除路面结构中存在的水分。传统的路面排水措施主要有：（1）路面侧边沟排水；（2）碎石排水基层排水；（3）采用土工织物进行排水。然而传统的排水措施仅限于在土体饱和条件下排除水分，在实际环境中道路基层与路基常常处于非饱和状态下，从而提出要在非饱和条件下排水的新技术。基于非饱和渗流理论，提出采用复合土工合成排水材料的新型路面排水系统，该系统由三部分组成，从上而下依次为水力传导层、毛细防渗层和隔离层。开展了新型路面排水系统模型试验、数值模拟以及参数分析，来研究降雨入渗条件下新型路面排水系统性能及影响参数。室内模型试验采用自制模型箱，通过控制自来水管水流速来模拟降雨，配合埋藏在土层中张力计和含水量监测仪，实时监测基层与路基中基质吸力和含水率；数值模拟建立与室内模型相同大小的数值模型，在相同降雨边界条件下监测基层与路基中基质吸力和含水率的变化规律；参数分析采用控制变量的方法，分别分析了Van Genuchte参数“a”、土工织物饱和渗透系数k_s、土工织物厚度k_t对水力传导层排水能力的影响。研究结果表明：新型路面排水系统可将入渗水快速有效排除，基层材料在试验过程始终处于非饱和状态，并在降雨停止后第10min基层的基质吸力开始回升；新型路面排水系统能够防止水下渗至路基， 降雨过程中路基土的吸力始终保持在初始吸力值；采用新型路面排水系统时，基层体积含水率在降雨过程中不断上升但未达到饱和体积含水率，路基体积含水率则保持不变；土工织物参数“a”值与饱和渗透系数对毛细屏障作用的影响较显著，随着“a”值和饱和渗透系数的增大，土工织物与土体接触面形成的毛细屏障越弱、排水越快，但当“a”值过大则无法发挥阻挡水流渗入路基的作用，结合数值结果以及其他文献研究建议“a”值取10kPa左右，饱和渗透系数取0.01~0.1m/s范围；而土工织物厚度改变对毛细屏障作用并不显著，结合实际制造工艺建议土工织物厚度取10~15mm为宜。     

潮湿多雨地区高速公路路基湿度的实测特征

为获取潮湿多雨地区路基的湿度分布特征及其影响因素,采用现场钻芯取样和预埋湿度传感器的方法,对4条高速公路进行了现场测试。结果表明,黏土路基显著受地下水毛细作用的影响,路床内平衡含水率较最佳含水率提高5%左右,土路肩和边坡的入渗将直接影响外侧行车道以下路基湿度、提升含水率并造成一定程度的干湿循环,中央分隔带防排水措施的失效也可导致内侧行车道下含水率大幅提升;而砂土路基受地下水的影响较小,湿度波动与气候因素变化之间的滞后性也较小。因此,设计时宜充分重视防排水措施的长效性,并以路基长期的湿度分布作为设计状态;若考虑到入渗产生的湿度提升与波动,以及高速公路行车道的荷载分布特征,以外侧车道的实际湿度作为设计状态则更为合适。     

路基渗流特性现场监测与数值模拟对比研究

为了研究路基渗流特性,在广州市北二环高速公路K26+280附近填方路基不同深度处,埋设TDR水分传感器,监测降雨条件变化对路基含水率变化产生的影响。监测结果表明,雨水入渗致使路基含水率改变的重要因素,雨季来临前含水率变化值在1%,雨季中其变化值最大达到12%;在雨季,路基顶部一定范围内出现暂态饱和区域,路面结构具有一定的防水性;强降雨阶段,在沥青路面下160~200 cm深度范围内路基含水率值较大,其余区域相对较小。通过与实测数据对比发现,三维有限元数值计算结果与实测结果有较大的相关性,为日后进一步的渗流规律研究提供了有力的工具。     

湿度影响下的重载交通沥青路面动力响应

考虑地下水和雨水入渗的影响,运用ABAQUS软件建立重载交通沥青路面动力分析模型,分析地下水上升和降雨入渗引发路基湿度变化后的路基动态回弹模量分布规律,以及三轴双轮移动重载作用下沥青路面的动力响应.分析结果表明,地下水距路基顶面越近,对路基模量的分布影响也越显著,降雨入渗与动载共同作用处的路基模量折减更明显;地下水位距路基顶面高度从6 m减至2 m时,面层层底拉应变由70×10~(-6)增至173×10~(-6);降雨强度增大对外侧车道处的面层层底拉应变影响巨大,对中间车道的影响较小;降雨天数增加,两侧车道的面层层底拉应变反而减小,而中间车道的趋势相反,拉应变随着降雨天数增加而增大.     

降雨作用下路堤边坡水毁机理及影响因素分析

为明确降雨对路堤边坡内部渗流场以及稳定性的影响,对路堤边坡水毁机理及其主要影响因素进行了研究。在特定土质、压实度以及冲刷入渗时间等控制条件下,通过边坡模型试验探究降雨对边坡坡面冲刷破坏过程的特征,运用GeoStudio程序进行数值模拟分析,找出降雨作用下路堤边坡内部渗流场和稳定性的变化规律。结果表明:降雨过程中雨水冲刷造成边坡坡面结构破坏,而边坡内部受到雨水渗流作用导致稳定性降低,降雨作用从外到内对边坡造成影响;随着2种土质边坡压实度从85%提升至95%,砂性土边坡的冲刷量减少了46.18%,边坡安全系数提升了13.74%,黏性土边坡冲刷量降低了33.70%,安全系数提升了10.21%;随着降雨时间的增加,黏性土边坡后期冲刷深度趋于稳定,但砂性土边坡冲刷深度有增大的趋势;相同控制条件下,降雨前后黏性土边坡安全系数变化量小于砂性土边坡。因此,同等控制条件下,黏性土边坡的抗水毁性能以及整体稳定性均强于砂性土边坡,研究结果有助于更全面地了解降雨过程中路堤边坡的水毁机理及主要因素的影响规律,提高道路支撑的稳定性。     

基于非饱和渗流原理的路基含水率预估

为了研究路基内含水率分布规律,确定地下水位、降雨和蒸发作用对路基材料含水率的影响,建立了基于非饱和渗流原理的有限元模型,进行稳态及瞬态的渗流计算,模拟粉质粘土、砂质粘土、亚粘土和亚砂土4种路基及边坡材料含水率的变化规律;通过埋设频域反射仪得到路基含水率年变化规律。研究结果表明：4种路基的含水率均随地下水位的升高呈指数形式上升,持续的降雨和蒸发作用对路基边坡影响深度范围为0.2～0.6m;基于非饱和渗流原理的有限元模型对路基含水率的预估具有较高的精度,能够达到工程应用要求。     

太湖流域平原水文试验区降雨产流过程特征研究

为研究太湖流域平原地区降雨产流特征,选取金坛水文试验区开展降雨产流过程观测,提取影响次降雨产流的特征要素,剖析典型蓄满、超渗产流案例中的产汇流过程。结果表明：试验区以蓄满产流机制为主,超渗产流现象较少。长历时小雨强条件下试验区产流过程可分为补给土壤水、填洼和排水沟出流、全面出流、雨止消退4个阶段。排水沟出流阶段径流系数小,以排水沟面积承接雨水出流为主;全面出流阶段为蓄满条件下的超渗产流,雨强阈值约0.1mm/min,径流系数大。前两个产流阶段在短历时强降雨中同时发生。若全面出流阶段土壤尚未蓄满,则仍有较大比例雨水入渗,属传统意义上的超渗产流;若土壤已蓄满,则为蓄满条件下的超渗产流。     

福建省花岗岩残积填土的水力与热物理参数分析

为确定花岗岩残积填土的水力、热物理参数,以福建省典型花岗岩残积土为例,采用土壤湿度自记仪进行水平吸渗试验及变水头渗透试验测定水力参数,同时推导热物理参数计算公式.结果表明:福建省花岗岩残积土的水分扩散率、非饱和导水率与饱和度之间呈现显著的幂函数关系;饱和导水率与压实度呈非线性关系,压实效果对土的饱和导水率影响较为显著,同时存在一个临界压实度,当压实度达到该临界值时,一味通过提高压实度增强路堤的防渗能力效果不明显;考虑土体压实度和含水率的比热容计算式,及综合考虑颗粒组成、压实度和含水率的热导率计算式更符合花岗岩残积土的热物理参数特性.