随着“一带一路”国家战略的稳步实施，黄土地区城市得以迅速发展，道路交通压力急剧增加，作为城市“水动脉”的供水管网规模也不断扩大，而输水管道因老化或人为因素常出现泄漏问题，长时间的交通荷载与管道泄流联合作用于路基土体，将导致道路变形甚至失稳，对城市道路正常运营及市民出行产生极大威胁。因此，依托国家自然科学基金项目《城市黄土路基动载促渗效应及致灾机理研究》，借助现场监测、室内试验及数值模拟等手段对交通荷载下黄土路基的渗透规律展开研究，探索荷载类型、动载幅值、频率及泄流压力等因素对黄土路基渗透特性的影响。论文主要内容如下：

  （1）通过对城市道路交通振动参数的现场监测，获得了不同时段内道路竖向振动加速度、位移时程曲线以及频谱特征。结果表明：道路竖向振动加速度峰值与位移峰值随着车辆轴载和车速的提升而增加；振动频率的主要分布范围为5~25 Hz，卓越频率在15 Hz左右，城市道路行车振动以低频振动为主。

  （2）采用常规土工试验与动三轴试验得到了黄土试样的工程性质与动力特性，研究发现：相同动应变情况下，压实黄土的动弹性模量随着含水率升高而减小，随着围压提升而增大；压实黄土的阻尼比范围集中在0.1~0.3之间。

  （3）设计并开展了以管道泄漏为补水条件的动载-渗流黄土路基模型试验，研究了荷载类型、振动频率、幅值及管道水头压力等因素对非饱和黄土路基入渗特性的影响。研究表明：湿润锋抵达后，附近土体的体积含水率、孔隙水压力与基质吸力变化明显；土颗粒由于水分入渗产生位移，导致土体出现裂缝。与静载条件相比，动载作用显著加速了水分入渗速率，并且提升了土体的持水能力；入渗速率随着动载幅值与水头的增大而提升，稳定状态时的体积含水率也随之提升；当水头压力过大时，内部土颗粒随水流涌出顶面，路基发生流土破坏。随着动载频率的增加，水分入渗速率在振动频率为15 Hz时提升最为明显，分析可能是由于该频率与黄土路基系统的固有频率最为接近，引起了共振现象。 

  （4）基于渗流-应力耦合理论构建了饱和黄土路基的有限元分析模型，得到了内部泄流及上部荷载共同作用下饱和路基的流速、孔隙水压力与变形分布特征，揭示了荷载类型、轴载、行车速度及泄流速度等因素对饱和黄土路基渗流场和位移场的影响规律。结果表明：相较于静载作用，动载条件对土体的渗流速度、孔压以及变形的影响更为显著，三者均随着车辆轴载、车速和泄流速度增加而增大，其中车速变化产生的影响较小。

  With the steady implementation of the national strategy of the Belt and Road Initiative, cities in loess areas have developed rapidly, the pressure of road traffic has increased dramatically, and the scale of water supply network as the water artery of the city is also expanding. However, due to aging or human factors, water pipelines often have leakage problems. Long-term combined action of traffic load and pipeline discharge on subgrade soil will lead to road deformation and even instability, which poses a great threat to the normal operation of urban roads and public travel. Therefore, this paper relies on the National Natural Science Foundation of China ' s project ' Study on the infiltration effect and disaster mechanism of urban loess subgrade under dynamic load '. The infiltration law of loess subgrade under traffic load was studied by means of field monitoring, laboratory test and numerical simulation. The influence of load type, dynamic load amplitude, frequency and discharge pressure on the infiltration characteristics of loess subgrade was explored. The main contents of this paper are as follows :

  Firstly, through the field monitoring of urban road traffic vibration parameters, the vertical vibration acceleration, displacement time history curve and frequency spectral characteristics of the road in different periods were obtained. The results show that the peak values of vertical vibration acceleration and displacement of the road increases with the increase of axle load and vehicle speed. The main distribution range of vibration frequency is 5 ~ 25 Hz, and the excellent frequency is about 15 Hz. The urban road traffic vibration is mainly low frequency vibration.

  Secondly, the engineering properties and dynamic characteristics of loess samples were obtained by conventional geotechnical test and dynamic triaxial test. It is found that under the same dynamic strain, the dynamic elastic modulus of compacted loess decreases with the increase of water content, and increases with the increase of confining pressure. The damping ratio of compacted loess ranges from 0.1 to 0.3.

  Thirdly, the dynamic load-seepage loess subgrade model test was designed and carried out under the condition of pipeline leakage as water supplement, and the effects of load type, vibration frequency, amplitude and pipeline head pressure on the infiltration characteristics of unsaturated loess subgrade were studied. The results show that after the wetting front arrives, the volumetric water content, pore water pressure and matric suction of the surrounding soil change significantly. Displacement of soil particles due to water infiltration leads to cracks in soil. Compared with the static load condition, the dynamic load significantly accelerates the water infiltration rate and improves the water holding capacity of soil. The infiltration rate increases with the increase of dynamic load amplitude and water pressure, and the volumetric water content at stable state increases. When the water pressure is too high, the internal soil particles flow out of the top surface with the water flow, and the subgrade is damaged by flow soil. With the increase of dynamic load frequency, the water infiltration rate increases most obviously when the vibration frequency is 15 Hz. The reason may be that the frequency is closest to the natural frequency of the loess subgrade system, resulting in resonance.

  Finally, the finite element analysis model of saturated loess subgrade was established based on the seepage-stress coupling theory, and the flow velocity, pore water pressure and deformation distribution characteristics of saturated subgrade under the combined action of internal discharge and upper load were obtained. The influences of load type, axle load, driving speed and discharge speed on the seepage field and displacement field of saturated loess subgrade were revealed. The results show that compared with the static load condition, the influence of dynamic load condition on the seepage velocity, pore pressure and deformation of soil is more obvious. The three increase with the increase of vehicle axle load, vehicle speed and discharge speed, and the influence of vehicle speed change is small.

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