考虑非饱和土水-力耦合特性的加筋路堤湿化变形数值模拟研究

作     者：吴昊 栾晓寒 曾长贤 郑俊杰 郑烨炜 

作者机构：武汉大学土木建筑工程学院 中铁第四勘察设计研究院有限公司 

出 版 物：《土木与环境工程学报(中英文)》 (Journal of Civil and Environmental Engineering)

年 卷 期：2024年

学科分类：08[工学] 081401[工学-岩土工程] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金（No.52078392、52078236） 国家重点研发计划（2022YFC3080400） 

主　　题：非饱和土 水-力耦合 本构模型 湿化变形 降雨入渗 加筋路堤 

摘      要：路堤填土通常处于非饱和状态，降雨引起的雨水入渗会导致非饱和填土发生润湿而发生变形，从而导致路堤边坡发生变形。土工合成材料具有较高的抗拉强度，能减小路堤变形，并提高其稳定性。提出一个考虑非饱和土水-力耦合行为的本构模型，通过二次开发嵌入有限差分程序FLAC，根据加载和湿化路径的三轴试验数据对本构模型进行验证。利用验证的非饱和土本构模型模拟路堤填料，研究非饱和土加筋路堤在降雨条件下的湿化变形行为，并对比研究筋材对路堤湿化变形的影响。结果表明：筋材在未加筋区几乎不产生影响，但筋材能有效减小加筋区土体单元的体积应变和剪应变。筋材对路堤中线附近未加筋区的顶面沉降几乎不产生影响，但能有效减小路肩处的顶面沉降和路堤边坡的侧向位移。筋材长度越长，其对减小路堤的顶面沉降和路堤边坡的侧向位移效果越好，路堤内部的潜在破坏面距坡面越远。