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在我国南方多雨湿热地区,公路路面路基水损害问题比较突出,其中需解决的最基本问题是准确得到路面路基材料的渗流特性与路面水渗入率,从而经济合理地进行路面路基防排水结构设计、施工与养护。以往的相关研究,多基于宏观角度及传统计算流体力学方法,但基于细观结构的渗流规律研究较少。论文首次将格子Boltzmann方法（LBM）引入路面路基防排水设计与分析中,通过X-ray CT和SEM扫描图像技术研究不同类型的路面路基材料细观结构;采用饱和单相流动模拟计算路面沥青混合料与路基花岗岩残积土填料细观渗流特性,并通过室内试验进行验证;利用LBM方法的特点与优势,进一步探讨多孔介质孔隙细观渗流与裂隙细观渗流一般特性及其影响因素;综合上述研究结果,分析讨论了路面路基整体结构路面水渗入率问题;最后,通过南方多雨地区不同路面结构状况下的路基现场含水率长期、系统监测,验证了本文路面路基材料细观渗流特性的有关研究结论。论文的主要工作和创新成果如下:（1）通过室内成型与现场取芯,基于X-ray CT图像探讨南方地区实际工程中四类典型沥青混合料（AC-13C、SMA-13、GAC-16C、OGFC-13）的内部空隙结构特征参数（空隙率、空隙连通性、空隙体积、空隙平均直径与弯曲度等）。（2）基于扫描电镜方法（SEM）探讨南方地区典型路基填料花岗岩残积土原状样及其在不同压实度下的内部孔隙结构特征参数（孔隙率、孔隙直径、形状系数和分形分盒维数等）。（3）鉴于路面沥青混合料的渗水性能的重要性,以及目前室内与现场渗水试验方法存在诸多缺陷,自行研制了可加围压侧壁橡胶膜止水沥青混合料渗透系数测试仪,测试理论严谨、操作简单、结果可靠。（4）基于X-ray CT图像进行沥青混合料芯样三维重建,采用格子Boltzmann方法探讨其在三个方向的渗透系数kxx、kyy、kzz及其渗透系数偏量kxz、kyz等,并利用自行研制的渗透系数测试仪,通过室内试验进行对比分析。（5）基于花岗岩残积土SEM图像,研究分析细观孔隙结构特征,并采用四参数随机生长法（QSGS）进行三维重建,采用格子Boltzmann方法探讨其原状样及不同压实度下的渗透系数kzz(=kxx=kyy),并通过室内试验进行对比分析。（6）格子Boltzmann方法方便处理复杂边界条件优势,研究分析管道直径变化、弯曲度及形状系数对单一管道渗流特性影响,探讨多孔介质三维细观渗流的一般规律性。（7）研究分析了粗糙度、隙宽变化与弯曲度对路面路基裂隙渗流特性的影响,探讨复杂裂隙细观渗流的一般规律性。（8）以路面路基整体作为研究对象,推导路面水渗入率计算公式,得到路面渗水量与排水量的准确计算方法,并修正现行排水规范的路面渗水率经验值。（9）选择南方多雨地区的两条典型高速公路进行路基含水量长期现场监测,进一步验证了路面路基渗流特性、路面渗入率计算分析与测试的准确性,为今后的路面路基防排水设计与施工提供有价值的参考。