饱和沥青路面动力耦合分析与路面非饱和水设计理论研究道路与铁道工程专业论文.docxVIP

mⅢ胂JJJJI肌肌㈣㈣㈣Y1 mⅢ胂JJJJI肌肌㈣㈣㈣ Y1 9 1 8039 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南 大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本 研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 储躲惝瞧丛年厶上日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论 文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复 印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将 本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提 供信息服务。 作者签名： 导师签多己必期：÷丝丛年』月』 j一’ ：f ：f ；?。?ft 0露 【： ．k．， 、t八，i ；j’．{‘，’ _。 ，^ 7 J t ●： 』：‘， 川? ，} 1．。 ^．·‘t．’。’： ?i ·，‘，， h ＼j 』’、 ’j 嘉 ≮奠晕 ≯ }i、 ／‘ 《、． ：：； 。j j ，≯ t·．! ^ t’ -：． l· 博it学位论文 博it学位论文 摘要 摘要 在多雨地区，沥青路面常见的病害主要为水损害。路面渗入水、 沥青路面结构层和交通荷载的动力耦合作用是导致路面水损害的主 要原因之一。防排水系统的合理设计是减轻水损害产生的重要手段。 因此，本文考虑路面结构内部滞留水、路面结构层与移动交通荷载的 共同作用，基于路面材料为弹性多孔介质的假设和Biot固结理论， 建立路面结构层内的水、路面结构层、移动交通荷载的动力耦合模型。 采用数值变换和解析计算等方法获得路面结构层中各物理场(应力场、 渗流场、位移场、加速度场)分布的半解析解和数值解，以阐述水损 害机理，为路面防排水设计提供理论参考。本文基于非饱和渗流理论， 建立了路面排水基层排水模型(包括稳态和瞬态渗流模型)，拓展和 完善了路面内部结构排水系统设计理论和评价体系，并且为基于非饱 和渗流理论的排水设计方法的提出提供了理论基础。通过系统的理论 推导和数值计算，获得如下创新性成果： (1)基于Biot固结理论，建立了移动交通荷载下，“面层．基层．路 基”三层体系概化模型和水力耦合动力控制方程以及不同结构类型的 “面层．排水基层．半刚性基层．路基四层体系概化模型和水力耦合动 力控制方程，并获得了相应的解答； (2)建立了面层和排水基层之间的水量交换模型，获得了考虑路面 裂缝特性及龟裂破损程度的路面渗水量理论计算公式； (3)考虑非饱和渗流影响，结合Gardner土水特征曲线方程改进了 一维稳态Boussinesq方程，建立了分析和量化排水基层中毛细水作用 影响的模型，并得到了稳态渗流情况下排水基层中水位高度分布的半 解析解； (4)基于一维瞬态Boussinesq方程和Gardner土水特征曲线方程， 博士学位论文 博士学位论文 摘要 建立了路面排水基层瞬态渗流排水模型，获得了排水基层非饱和渗流 控制方程的瞬态解析解，并导出了排水基层中排水量随排水时间变化 的显式表达式。 关键词：水损害；防排水设计；路面结构；移动交通荷载；路面动力 响应；Biot固结；水力耦合；排水基层；孔隙水压力；非饱和渗流； 渗入率；土水特征曲线 Ⅱ 博士学位论文 博士学位论文 ABSTRACT AB STRACT In high-rainfall area,the water-induced damage is the main disease in asphalt pavement．The infiltrated water from pavement surface，as well as the coupled interaction betwee