文献综述(或调研报告):
一、路基湿度场变化规律
在引起湿度改变的诸多方式中,降雨从路基上部入渗最为常见和影响显著[1], 而地下水较高容易从底部向上作用影响路基湿度[3], 湿度场演变往往是两者耦合的结果.
柳志军等人[4]构建了5种具备不同初始地下水位的路基数值试验模型。通过分析两种降雨强度情况下的试验结果,总结了湿度场变化的规律,并阐述其根本机理。研究者采用专业土体有限元渗流数值分析软件SEEP/W进行建模试验分析,得出以下结论:
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- 降雨强度愈大,地下水越容易受到扰动抬升越明显,而路基层位越低,路基湿度变化和扰动区扩距受地下水影响越显著;
- 路堤湿度极差随初始水位降低增幅迅速增大并至稳定,稳定之前基本符合二次曲线 增长规律,其中为湿度极差,为初始水位高度,a、b、c是受降雨历时、雨强、路基土压实度3个主要因素影响的参数;
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- 扰动区扩距随着初始水位降低而减小至稳定,稳定之前同样呈二次曲线规律;
- 对于一个给定的工况,存在一个平衡水位线(由雨强、历时、路基压实度、初始湿度等因素共同决定)。当初始水位高于平衡水位线时,路基湿度增幅(相对于初始湿度)随着初始水位的提高基本呈现对数增大,A为湿度增幅,a、b含义同上;而当初始水位低于平衡水位线时,影响甚小。
柳志军、胡朋等人[5]还对初始湿度对路基湿度场的变化进行了相关研究,研究得出:坡
表湿度不受初始路基湿度影响,而在湿度扰动区的其他位置,湿度值基本随初始湿度线性变化;初始湿度对路基湿度扰动区形态影响显著,扰动区扩距随初始湿度线性增大;湿度扰动区又划分为前、后区,后区湿度值较大而梯度值较小,前区表现相反。随着初始湿度的增大,前扰动区湿度梯度指数减小。
二、路基材料模量随湿度场的变化
- 非饱和土理论
工程实践中绝大多数的土不符合经典饱和土力学的原理与概念。饱和土理论一般不考虑含水量变化,但实际情况却是含水量的变化将引起路基有关物理力学特性的改变。非饱和土力学特性研究中有两个重要概念,一个是基质吸力,另一个是“土-水特征曲线”。
基质吸力为土中水自由能的毛细部分-它是通过量测与土中水处于平衡的部分蒸气压而确定的等值吸力,通常与毛细现象联系在一起。基质吸力的量测比较困难,一般的方法是研究吸力与其它较容易测定的物理、力学指标的关系,比如体积含水量、饱和度等,以间接求得吸力。
土-水特征曲线的数学模型是非饱和土的本构关系之一,近年来,许多学者如Fredlund等提出可用土-水特征曲线估算非饱和土的强度、变形和渗透系数。[6,7]
