路面结构S型复合土工材料排水系统性能分析

刘毓氚， 张川

(福州大学土木工程学院， 福建 福州 350108)

0 引言

路面结构中水分的增加将会显著引起土体结构弹性模量降低[1]， 增加车辙深度. 为缓解水对路面结构造成的不利影响， 通常在路面结构中设置适当的排水结构[2]， 如在路肩侧设置排水沟, 在基层与路基之间设置碎石排水层或铺设土工织物. 传统的排水措施仅限于排除土体饱和条件下水分， 而无法排除非饱和条件下积水. 非饱和条件， 即土体孔隙中不含水或所含水的体积未充满整个孔隙. 根据非饱和渗流原理[3]， 此时土体中具有较高的基质吸力， 土体的渗透率随着基质吸力增大而急剧下降， 并且粗颗粒土体的渗透率比细颗粒土体下降的更快[4]. 因此， 非饱和条件下采用在基层下方铺设碎石排水层或土工织物的传统排水措施， 将会在接触面处形成毛细屏障阻挡基层中的水分下渗到排水层. 水在基层中积聚导致基质吸力降低， 当基质吸力降低到“突破吸力”值时， 基层土体的渗透率等于排水层材料， 此时水分才会进入排水层被排出路面结构. “突破吸力”到来的时间越短， 意味着排水系统开始排水的时间越早， 则上层土体中就能保持较大基质吸力.

众多学者对解除路面结构的中毛细屏障展开了研究. 美国FIT公司研发一种芯吸纤维土工织物[4]， 该种芯吸纤维采用亲水性材料结合纤维表面较深的沟槽大大增强了土工织物在非饱和条件下排水的能力， Zornberga等[5-6]开展的室内试……