吸水土工布对路基湿度控制效果的数值模拟

摘要

针对我国典型的粉质黏土填料路基，提出采用新型吸水土工布来控制细粒土路基内部湿度，通过对比铺设吸水土工布前后路基内部体积含水率和基质吸力的空间分布，评价吸水土工布对路基湿度的控制效果。基于压力板仪等室内试验获得吸水土工布水力参数，通过COMSOL有限元软件建立路基水汽迁移分析模型，获得不同水位条件下(2、4、6、8 m)路基内部体积含水率和基质吸力的空间分布特征，分析路基内部水分迁移模式和吸水土工布的吸排水机理。结果表明：新型吸水土工布具有较强的亲水性、较低的持水性和较高的水平渗透性；吸水土工布对路基湿度具有较好的控制效果，土工布界面上下的含水率和基质吸力发生明显突变；相比于无土工布路基，4～8 m处地下水位吸水土工布上方土体体积含水率显著降低7.6%～9.6%,基质吸力增加2～2.3倍，路基动态回弹模量提高23.2%～43.6%;吸水土工布凭借形成的基质吸力差和自身的水平导水能力，可快速吸排出非饱和土中的弱结合水。水土工布可有效控制毛细水上升导致的路基湿化，并能提高路基的支撑能力。

关键词

道路工程 / 吸水土工布 / 数值模拟 / 湿度控制 / 细粒土 / 基质吸力

基金资助

山东省自然科学基金资助项目(ZR2021ME103); 山东省工业和信息化厅企业技术创新项目(202060804178); 山东高速集团有限公司((2020)-sdhs-gsjt-020)