降雨条件下气泡轻质土挡墙的渗流分析

孙万民

摘要：为了揭示气泡轻质土的渗流特性，基于Richards方程，运用COMSOL Multiphysicis有限元软件分析不同降雨强度、降雨持时以及渗透系数对气泡轻质土的渗流特性的影响。结果表明：1）在降雨持时相同的情况下，随着降雨强度的增大降雨入渗的深度越深，且小雨或中雨情况下降雨入渗速度缓慢，当雨强由大雨增加至暴雨时，入渗深度明显增大;2）在降雨强度一定的情况下，随着降雨持时的增加，降雨入渗的深度逐渐增加，但增加的速度呈现减小的趋势;3）在降雨强度和持时不变的情况下，降雨入渗的深度随着气泡轻质土渗透系数的增加而增加，但增加的速度呈现减小的趋势。

关键词：气泡轻质土;降雨;渗流;数值模拟

引言

中国道路网建设始于20世纪80年代，如今许多道路相继开始达到设计使用年限，由于交通量日益增大、路面损坏等原因，已经难以满足日益增长的区域交通需求，迫切需要对现有道路改扩建进行升级[1]。泡沫轻质土作为一种利用物理方法混合形成輕质流态的建筑材料，可根据工程实际需求调节配合比、密度和强度等基础指标[2-4]。我国自2002年开始引进并发展了泡沫轻质土技术，至今已在多个建设工程中广泛应用，如在隧道工程、道路的改扩建等工程中都发挥着重要作用[5]。由于自身轻质的特点，气泡轻质土作为路基填料性能优越，可有效减小拓宽部分路基由于自重而产生的附加应力，从而达到减轻新旧路基间的不均匀沉降问题[6-7]，多年来在道路改扩建工程中得到了广泛应用。……