優(yōu)先流的工程特性及其應用研究.pdf

1、基質中優(yōu)先流是一種常見的自然現(xiàn)象。優(yōu)先流通道能夠使水流或者溶液沿著少數(shù)基質路徑被快速地運輸。在路基工程中，優(yōu)先流的存在會對路基的抗壓能力和抗剪能力產(chǎn)生負面影響。優(yōu)先流又具有對荷載變化敏感度遲鈍，對降水有超強的收集能力等特點，使得優(yōu)先流在海綿城市的建設中可以被利用起來。
　　本項研究目的在于探究優(yōu)先流的水流特征，研究優(yōu)先流通道對路基穩(wěn)定性的影響以及探索優(yōu)先流在海綿城市建設中的應用。首先提出并定義了優(yōu)先流必經(jīng)方向路徑和非必經(jīng)方向路徑，

2、優(yōu)先流通道對荷載的敏感系數(shù)的概念。并且提出了漏斗形優(yōu)先流集水通道的海綿城市建設理念。項目采用實驗與數(shù)值模擬相結合的方式，對優(yōu)先流的水流特性、優(yōu)先流通道的剪應力和有效應力進行了詳細地研究。主要研究了以下內容：
　　1．優(yōu)先流流動特性。在任意模塊中，水流的路徑可以分為必經(jīng)方向路徑和非必經(jīng)方向路徑。在非必經(jīng)方向路徑上，水流總是盡可能地沿著孔隙率較大的模塊完成流動任務。這也是優(yōu)先流的一種重要性質。在此過程中，引出了必經(jīng)方向路徑和非必經(jīng)方向

3、路徑的概念。
　　2.優(yōu)先流通道水流運輸能力。即使在優(yōu)先流通道寬度變得很窄的情況下，優(yōu)先流通道依然擁有很強的水流運輸能力。
　　3.優(yōu)先流對路基穩(wěn)定性的影響。若原結構中的任意位置被優(yōu)先流通道替換，會引起所受剪力和有效應力數(shù)值的上升，但是剪力和有效應力的變化趨勢保持不變。并且引出來了敏感系數(shù)這個概念。流量關于寬度的敏感系數(shù)和優(yōu)先流通道的寬度成反比。剪力關于寬度的敏感系數(shù)和優(yōu)先流通道的寬度成正比。根據(jù)敏感系數(shù)可以決定自變量的變化

4、以達到最大效益。隨著所受荷載的增大，優(yōu)先流通道引起的應力變化越明顯。反之，所受荷載越小，優(yōu)先流引起的應力變化越小。水流在傳輸過程中，大部分水流會通過優(yōu)先流通道完成流動任務。
　　4.優(yōu)先流在海綿城市中的應用。優(yōu)先流通道深度和優(yōu)先流通道水流比例成反比，和優(yōu)先流通道水流流速成正比。優(yōu)先流通道傾斜角和優(yōu)先流通道水流比例成正比，和優(yōu)先流通道水流流速成正比。優(yōu)先流通道的水流運輸能力和對荷載變化的遲鈍性，決定了優(yōu)先流通道能夠在海綿城市建設中得