17 / 2021-10-03 10:15:58

不同填料类型对季节冻土区路面覆盖效应影响研究

覆盖效应,水汽迁移,季节冻土,水汽热耦合

季节冻土工程构筑物内部水热变化是控制工程设计、施工和维护的重要因素。高速公路路面大面积覆盖层的存在改变了土体与大气的水热交换边界，使得路基填料内部水分在外界温度梯度和路面隔水作用下向上迁移并累积，加剧了路基的冻胀和融沉病害。本文通过室内一维“覆盖效应”试验，重现了季节冻土地区路基覆盖效应形成过程；建立非饱和土的“水—汽—热”模型，分析了不同路基填料覆盖效应形成过程和差异。结果表明：1)季节性温度作用下土体水分向不透水层底部聚集，且聚集现象随着冻融循环次数的增加而加剧；2)当路基填料分别为砂土、粉土、粉质黏土时，由于填料导热性能和持水性能的差异，最大冻结深度分别为1.21m、0.97m、0.89m；3)不同覆盖层下的水分运移均以水汽为主，以粉土作为填料时的水汽迁移现象最明显，砂土、粉质黏土、粉土路基对应的水分迁移量分别为0.68%、2.86%、12.56%，三者水分聚集深度依次变浅。因此，粉土路基不利于季节性冻土路基稳定性，在已有的粉土路基工程中应重点防治水汽迁移引起的路基病害。