总第316期交通科技SerialNo.3162023第1期TransportationScience&TechnologyNo.1Feb.2023DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2023.01.001收稿日期:2022-11-28第一作者:杨以诚(1998-),男,硕士。*江西省交通运输厅科技项目(2020C0002)资助非饱和路基土电渗排水数值模拟及水分迁移研究*杨以诚(同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804)摘要电渗排水是降低运营期过湿路基含水率的有效手段,经典饱和土电渗理论在分析路基含水率变化时误差较大,为此,文中提出非饱和土电渗水分迁移方程、构建非饱和土电渗数值仿真模型,对其水分迁移规律进行研究。结果表明,数值模型结果与实测结果误差在2%以内,仿真效果良好;非饱和土电渗排水是先产生湿度梯度,后水分逐渐迁移至平衡的情况,整体排水速率先上升后下降,峰值大小与加载电势正相关,达峰时间与加载电势负相关。关键词电渗排水法非饱和土数值模拟水分迁移中图分类号U416在道路运营期间,受地下水位抬升、强降雨、冻融等影响[1],路基湿度存在上升现象,路基湿度过高会影响路基强度与稳定性[2],并进一步导致路基路面病害。为降低过湿路基含水率,传统翻晒、大修等开挖路基的处治方法不经济且影响交通,而电渗排水法可以在对原有结构物影响极小的条件下解决这一问题,电渗排水法基于电场作用,通过预埋或钻入路基中的电极引导水分排出从而达到降低含水率的目的。电渗法已在路基的排水和加固工程上得以应用,如Ling等[3]利用太阳能驱动EKG电极实现了路基土的电渗排水,一个月内将土体含水率降低了10%,Lamont-BlackJ等[4]将电渗法用于非饱和路基边坡的排水固结,结果表明路基的抗剪强度平均增加2.6倍,王甦达等[5]将电渗法用于多雨潮湿地区的路基填料的降湿,将路基湿度平均降低了7%左右。工程实例表明,利用电渗法对运营期过湿路基进行排水是可行且经济环保的,然而相关理论的不完善导致电渗参数设计偏主观,有关非饱和土电渗排水的理论和试验规律仍需探索。不同于饱和地基的电渗排水,运营期中的路基土大多处于地下水位以上,基于饱和土的电渗排水固结理论在Esrig[6]一维固结理论的基础上已有大量研究,而土体在非饱和条件下的水分迁移理论还未完善,排水规律还有待研究,主要原因是土体在非饱和状态下的特性参数更为复杂、模型构建也更加困难。目前,TANG[7]、WANG[8]、庄艳峰等[9]分别提出了基于不同假设的非饱和土电渗解析模型,推进了非饱和土的电渗排水理论,但由于假设条件和简化方式不同,各模型解析解的适用条件较为苛刻,也难以根...
