基于格子Boltzmann方法的路面路基细观渗流特性及试验研究

发布时间：2024-05-08 23:33

　　在我国南方多雨湿热地区,公路路面路基水损害问题比较突出,其中需解决的最基本问题是准确得到路面路基材料的渗流特性与路面水渗入率,从而经济合理地进行路面路基防排水结构设计、施工与养护。以往的相关研究,多基于宏观角度及传统计算流体力学方法,但基于细观结构的渗流规律研究较少。论文首次将格子Boltzmann方法(LBM)引入路面路基防排水设计与分析中,通过X-ray CT和SEM扫描图像技术研究不同类型的路面路基材料细观结构;采用饱和单相流动模拟计算路面沥青混合料与路基花岗岩残积土填料细观渗流特性,并通过室内试验进行验证;利用LBM方法的特点与优势,进一步探讨多孔介质孔隙细观渗流与裂隙细观渗流一般特性及其影响因素;综合上述研究结果,分析讨论了路面路基整体结构路面水渗入率问题;最后,通过南方多雨地区不同路面结构状况下的路基现场含水率长期、系统监测,验证了本文路面路基材料细观渗流特性的有关研究结论。论文的主要工作和创新成果如下:(1)通过室内成型与现场取芯,基于X-ray CT图像探讨南方地区实际工程中四类典型沥青混合料(AC-13C、SMA-13、GAC-16C、OGFC-13)的内部空隙结构特...

【文章页数】：171 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1沥青路面水损害坑槽发展过程

结果认为：热-水-交通荷载及其耦合作用是其早期水损害的主要原因，路面结构内部温度场、渗流场、应力场及其耦合效应决定其强度、变形与耐久性。典型沥青路面坑槽发展过程见图1-1。图1-1沥青路面水损害坑槽发展过程Fig.1-1Developmentprocessofpot....

图1-2半刚性基层沥青路面裂缝Fig.1-2Crackofsemi-rigidbaseasphaltpavement

多由于路基不均匀沉降引起的纵向裂缝。通常认为半刚性基层密实不透水，路面水通过裂缝渗入后滞留在基层表面，在长期交通荷载作用下容易造成半刚性基层冲刷、脱空、表面唧浆、甚至沥青面层大面积龟裂，典型路面裂缝型式见图1-2。排水基层可以快速排除沥青路面内的水分,提高沥青路面结构的抗水损害....

图1-3路面路基水分迁移过程示意图

[12-13]，路基水分迁移过程示意见图1-3。因此，研究路面水渗入率与路基土在不同压实度下的孔隙结构及其渗流特性是确定路基回弹模量及其变形规律的重要依据。图1-3路面路基水分迁移过程示意图Fig.1-3Diagramofwatermigrationprocessw....

图2-1X-rayCT扫描系统

图2-1X-rayCT扫描系统Fig.2-1X-rayCTscanningsystem图2-2CT扫描断层图像与3D图像Fig.2-2CTscanimageofsliceand3DimageT扫描原始图初步处理程序为：候重建参数加射束硬化或者强度偏移....

本文编号：3967989