路面结构S型复合土工材料排水系统性能分析

针对传统的排水措施仅限于排除土体饱和条件下水分而无法排除非饱和状态下积水的问题,提出由水力传导层、防渗层和隔离层组成的S型复合排水材料新型路面结构排水系统.首先,开展室内模型试验,在人工降雨条件下监测基层和路基的基质吸力及体积含水量的变化;其次,采用数值软件模拟室内试验情况来验证模型的准确性;最后,探究水力传导层土工织物参数变化对其排水能力的影响.结果表明:新型路面排水系统能够快速有效地排除入渗水,试验过程中基层始终处于非饱和状态,路基土的吸力和体积含水量始终保持在初始值.随着Van Genuchten参数a值和饱和渗透率的增大,土工织物与土壤接触面形成的毛细屏障越弱,排水越快,建议a值取10 kPa左右,饱和渗透系数取0.01～0.10 m·s~(-1),而土工织物厚度对毛细屏障的影响并不显著,建议厚度取10～15 mm为宜.     

排架结构码头阶梯形岸坡桩土相互作用模型试验研究

为研究排架结构码头阶梯形岸坡桩土相互作用以及水位变化对桩土作用的影响,进行了大型模型试验模拟。根据试验数据,对排架结构桩周土体的侧向应力分布、排架桩身的受力特性以及水位变化的影响进行了讨论。结果表明:水平荷载作用下,排架各桩桩周土体侧向应力分布相似,呈三角形分布。桩周土体侧向应力随荷载的增加而增大;排架结构对岸坡有遮帘效应,起到一定的抗滑作用;排架桩身弯矩值随荷载的增加逐渐增大,桩身弯矩的大小与桩所处的位置有很大关系;水位越高,桩周土体侧向应力越大,桩身弯矩也越大,码头整体稳定性越差。     

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。     

路面结构水平向增强排水系统现场试验及水力耦合数值分析

提出路面结构水平向增强排水系统,实现在非饱和条件下排水,抑制水分进入路基土壤,并设置试验段和对照段进行现场试验.结果表明：在试验段,路基含水量波动幅度为10%～20%;在对照段,波动幅度为50%～60%,降雨影响更显著.通过数值分析发现,使用该系统的路面结构能减少地表变形量,并缓解毛细阻滞效应,防止水分进入路基土壤.通过对碎石垫层材料进行参数分析,确立最佳厚度为10 cm.随着碎石材料的α值、n值和e₀值的增大,路面结构中水分积聚程度会先增大而后减少.     

季冻区边坡地下水渗流模型试验

随着季节冻土区的交通网络建设和基础设施建设项目不断增多,季节冻土区边坡工程冻融灾害问题越发严重。中国在此方面的研究起步较晚,中国学者虽积极开展研究;但较少有人通过试验手段研究地下水位变化对季节冻土区边坡的影响。使得季节冻土区边坡因春融期地下水上升引起的冻融-渗流稳定性问题成为亟待研究的课题之一。通过室内模型试验,揭示季节冻土区粉质黏土边坡在不同初始含水率、相同坡比的条件下,随着地下水位的升高,粉质黏土边坡在春融期破坏形式由浅层滑坡破坏向整体破坏过渡。     

不同脱湿环境下高含水率膨胀土微观结构变化特性试验研究

膨胀土普遍发育有微孔隙与微裂隙形成特殊的微结构,在不同环境条件下脱湿,其内部微观结构会发生剧烈变化。采用扫描电镜法和压汞法相结合的方法,对相同初始状态重塑膨胀土样在不同环境下脱湿前后内部孔隙变化进行研究,探讨不同环境条件对膨胀土微观结构变化规律,主要得出以下结论:1膨胀土样脱湿干燥时孔隙收缩,土中的大孔隙变为小孔隙,导致小孔隙和超微孔隙增多,土样中的总孔隙体积减小;2烘箱环境下高温脱湿时土体表面和内部会出现微裂隙,不同孔隙孔径分布曲线为三峰曲线;冻干法干燥过程中不会导致土体中的孔隙收缩,基本不改变土样内部结构;风干法脱湿时不同孔隙孔径分布曲线为三峰曲线,但峰值明显低于高温脱湿;恒温恒湿条件下脱湿时主要表现为小孔隙,孔径大于1μm的孔隙体积极小;3膨胀土在不同脱湿环境下脱湿后总孔隙累积体积大致是随温度升高而增加,其中孔径小于1μm孔隙体积占总孔隙的比例随温度升高而减少,而孔径大于1μm孔隙占总孔隙的比例随温度升高而增加;4电镜实验表明重塑膨胀土的孔隙主要是黏土集聚体之间的孔隙和黏土集聚体内部片状矿物的叠聚而形成的微小孔隙,表面特征复杂,孔隙之间的连通情况不好,脱湿前结构单元体呈片状且连接紧密、片状表面平直,脱湿后颗粒边缘更加清晰可见、片状呈卷曲状,且片状连接有脱离的迹象。     

土工合成材料加筋土结构的蠕变耐久性研究

在对土工合成材料无约束条件下的蠕变规律和蠕变时的应力-应变-时间关系进行研究的基础上,结合加筋土结构内筋材的受力特点,建立加筋土结构内筋材蠕变伸长量和最大应变的计算方法;根据筋材蠕变对加筋土结构功能和安全性的影响,提出土工合成材料加筋土结构的蠕变耐久性评估的筋材应变控制准则和结构侧向变形控制准则,并提出相应的耐久性预测方法,最后通过实例分析验证了方法的可行性.     

裂隙膨胀土室内降雨入渗试验研究

在大气降雨和蒸发的作用下,膨胀土体收缩产生大量无序破裂裂隙,水分易向土体深部渗透,裂隙性膨胀土比同类非开裂土体具有更大的渗透性,容易使膨胀土地区的边坡滑坡。常规试验中采用完整的土样进行渗透试验,量测出的渗透系数与实际裂隙存在的膨胀土渗透性有数量级上的差异,为反映裂隙膨胀土的真实渗透性,对不同初始含水率相同压实度、相同初始含水率不同压实度的两组裂隙膨胀土样进行室内模拟降雨实验,研究其在降雨入渗条件下的渗透规律,得出以下结论：(1)不同压实度膨胀土样脱湿后都形成以宽、细裂隙构成的裂隙网络,表面裂隙形态各不相同,总体上随压实度降低土样主裂隙有由开放向连通闭合的趋势,高、低压实度土样表面裂隙率比中等压实度(75%)土样低;(2)不同初始含水率土样裂隙脱湿后表面裂隙形态差异大,初始含水率从高到低土样宽裂隙趋向于均匀、且细裂隙明显增多,主裂隙曲线形状随初始含水率降低由圆弧状向直线转变,高初始含水率土样表面裂隙率大,初始含水率降到一定程度时土样表面裂隙率基本相当;(3)不同压实度下裂隙膨胀土初始入渗率随压实度增大而增大,近于线性关系,其后短时间内急骤衰减,压实度大的土样衰减速率较慢,稳定后入渗率都处于10-4数量级;(4)不同初始含水率土样初始入渗率数量级相同,不同土样入渗率变化区别极大,入渗率衰减阶段的衰减速率与持续时间明显不同,初始含水率高的土样衰减速率较低、持续时间长,土样稳定后平均入渗率除极高初始含水率土样外其它基本相同,约为4 E-04cm/s。     

关于土与土工合成材料界面的试验研究

根据近几年来在土与土工合成材料界面摩擦特性研究方面取得的一些进展 ,特别是国外的研究进展 ,总结了关于试验设备、研究内容和方法以及取得的有规律性的成果 .对学术界有争议的问题进行了分析和讨论 ,为进一步的研究提出了看法 .土与土工合成材料接触面摩擦特性的试验研究工作对于我国土工合成材料的应用研究具有重要意义 ,有利于弄清土与土工合成材料之间相互作用的机理 ,同时为土工合成材料工程应用提供设计参数     

加筋土柔性桥台复合结构抗震性能试验

通过一组土工合成材料加筋土柔性桥台复合结构(GRS-IBS)全桥模型的振动台试验,研究该结构的抗震性能.研究结果表明:GRS-IBS结构具有良好的抗震性能,在峰值加速度约为0.8g的Kobe地震波作用下,结构保持整体稳定,仅发生面层外倾、桥头差异沉降等微小的变形;在保持筋材极限强度与加筋间距比值相同的前提下,减小加筋间距有助于提高GRS桥台复合结构的抗震性能.     

钢桥面铺装层间抗剪性能室内试验研究

钢桥面铺装层间剪切性能是桥面使用性能的重要因素。本文为研究铺装层抗剪性能,通过直接剪切试验,研究了乳化沥青用量、法向应力及层间污染对层间抗剪性能的影响。研究表明：铺装体系中,结构沥青较多时,层间最大剪切应力、极限抗剪强度及层间粘结系数?均增大;乳化沥青用量存在最佳用量,文中实验值0.75kg/m2,回归值0.95/m2;随法向应力增大,层间最大剪切应力、极限抗剪强度增加;?随层间污染物增加而变小,油污的污染对剪切性能的影响大于泥土。     

季节性冰冻地区路面结构内部排水系统浅论

针对我国季节性冰冻地区高等级公路的建设情况和降水渗入路面结构后产生的水害问题,指出了对季节性冰冻地区路面结构内部排水系统进行研究的重要性。介绍了路面结构内部排水系统的结构形式,提出沥青处治碎石透水性材料可作为集水沟的填料和透水基层材料。     

沥青混凝土路面抗车辙性能环道试验

为了减少沥青混凝土路面车辙病害,针对江苏省高速公路沥青路面建设中常用的路面组合形式,通过足尺环道试验评价了不同路面组合的抗车辙性能,为江苏省高速公路的建设推荐了合理的结构组合和混合料类型.试验结果表明:高温致使车辙深度迅速增加;沥青的性质影响车辙剪切流变部分的大小,在中面层使用改性沥青可减少车辙;与半刚性基层相比,沥青稳定碎石基层主要增加车辙的密实部分,而剪切流动部分几乎不变;上面层不同级配形式对混合料的抗车辙能力有显著影响;采用高粘度沥青、聚酯纤维SMA可减少沥青路面的车辙.     

路面不等厚排水层设计

基于饱和渗流理论,结合高速公路排水实际情况,提出一种提高排水层排水能力的设计方法.该设计方法建立面层与等厚排水层,面层与不等厚排水层之间的水量交换计算模型,获得等厚排水层不同横向位置断面处的流量计算公式和不等厚排水层不同横向位置断面处的流量计算公式,对比分析等厚和不等厚排水层的排水能力.结果表明:在排水层横向截面积相等的情况下,不等厚排水层的排水能力大于等厚排水层的排水能力.不等厚排水层的厚度渐变坡度对排水层的排水能力的提高有显著作用,其厚度对排水能力影响不显著.因此,排水材料的渗透系数以及不等厚排水层厚度渐变坡度应为不等厚排水层设计的主要控制参数.     

新型全自动应变控制式直剪试验系统的研究

新型全自动应变控制式直剪试验系统有机地结合了现有的直剪试验方法与现代自动化控制技术,并与现代制造技术于一体,实现了直剪试验预压、加荷、剪切、卸荷全过程的自动化,并对试验数据和过程进行全程实时跟踪采集的信息化管理,确保了试验的规范化、程序化及结果的准确性,同时节省了人力资源,降低了试验人员的劳动强度。     

SMA路面长期性能的调查分析及预测

为了掌握半刚性基层SMA路面的长期使用效果和路面使用寿命周期内的各项性能指标变化情况,对京港澳高速公路湖南临(湘)长(沙)段SMA和普通沥青混合料路段路面性能进行了逐年观测.在掌握半刚性路面典型病害在两路段的分布及发展情况的基础上,采用现场试验与灰色预测相结合的手段,选取了路面裂缝率、PCI、RQI和RDI反映SMA材料的长期抗裂、抗水损害和抗车辙能力.研究结果表明,SMA路面中后期的抗裂性能和抗水损害能力均能保持优良的水平,而车辙是其中后期最为突出的病害,其综合寿命比普通半刚性路面寿命长约4年.     

沥青路面粘层材料性能的试验

沥青路面层间材料粘结性能的优劣直接关系到路面的整体受力状态,进而影响路面的使用寿命。利用自行研发的多功能剪切仪,对普通沥青、SBS改性沥青和SBS改性乳化沥青这3种常用的粘层材料在不同温度及洒布量条件下的粘结性能进行试验研究,提出以不同温度下的粘结抗剪强度作为评价指标。结果表明:3种材料的粘结抗剪强度均随着温度的升高而减小,但随温度的变化规律有所不同;相比而言,在较低洒布量时,SBS改性乳化沥青表现出更优异的粘结性能,且最佳洒布量为0.5～0.7kg/m2。     

新特征选择方法在路面使用性能衰变研究中的应用

为从小样本数据集中获得简单、容易理解的回归函数,并找出影响路面弯沉的因素及其规律,利用基于多项式空间的特征选择方法对路面使用性能衰变进行研究.结果表明:交通流量和降雨量共同影响路面弯沉值,交通流量越大,路面弯沉增加越快,降雨量对路面弯沉的影响较明显;前一年的路面弯沉值对其自身也有影响,可用来反映路段当前的服务状态.     

加锚头丝沥青混凝土路面结构的抗裂性能试验

针对沥青混凝土路面开裂问题,在沥青面层和基层沿道路纵向布设锚头丝,对路面结构施加预应力防止路面开裂。通过室内试验,对加锚头丝和不加锚头丝的沥青混凝土试件分组做了力学性能对比研究,并对不同锚头形式的应用效果进行了分析。结果表明:加锚头丝的沥青混凝土试件比不加锚头丝的沥青混凝土试件的抗拉强度、抗弯拉强度和疲劳性能分别平均提高了60.74%、46.40%、134.02%;锚头形式为直径1.3 mm的钢丝焊接角铁试件的抗拉强度值最大,而锚头形式为直径为1.1 mm的铁丝加小螺丝帽试件的抗弯拉强度值和疲劳次数最大。