路基边坡坡面冲刷基本理论

以固液两相作用为基础 ,探讨冲刷过程中土颗粒的受力情况 ;分别从坡面流剪力和流速入手 ,建立坡面冲刷发生条件的理论表达式 ;根据冲刷的物理实质 ,坡面冲刷分为推移冲刷和悬移冲刷 ,二者之和就是总冲刷强度 ,并由坡面流具有的能量、能量转换和能量守恒入手 ,建立坡面冲刷强度的理论表达式。

路基边坡坡面冲刷发生条件探讨

探讨了坡面冲刷过程中土壤的受力情况、坡面流能量及其平衡。从土壤的冲刷起动拖曳力入手 ,得出了发生坡面冲刷的条件。最后给出了一个工程算例。

城市固体废弃物路堑边坡坡面冲刷试验研究

利用室内模型试验手段,研究了在3种降雨强度作用下城市固体废弃物路堑边坡在无植被防护与有植被防护条件下坡面冲刷的变化规律,并应用侵蚀模数的概念来评价坡面的抗侵蚀能力。研究表明,随着护坡植被的生长,坡面的抗侵蚀能力逐渐提高,约在种植2个月后,侵蚀模数降为0,基本没有冲刷流失现象。

路基边坡坡面冲刷强度探讨

在南方花岗岩地区和北方黄土地区修建铁路公路时 ,路基边坡常常会发生较为严重的坡面冲刷问题。坡面冲刷强度是路基坡面冲刷研究中的关键内容之一。坡面冲刷强度在数值上等于坡面流挟沙冲刷能力 ,包括推移冲刷和悬移冲刷两部分。水流中土颗粒在运动中相互碰撞时 ,会产生颗粒剪切力和粒间离散力 ,结合能量守恒原理 ,推导得出坡面流推移冲刷强度。土颗粒在水流中下沉时 ,土颗粒重心作为一个整体基本保持在一定高度 ,那么水流必须以与沉速相同的速度将土颗粒举起 ,推导得出坡面流悬移冲刷强度。以南方花岗岩风化层路堑边坡为例 ,对路堑坡面冲刷强度进行了计算 ,计算结果可供路基边坡设计和养护参考。

稀土元素示踪坡面冲刷侵蚀过程的室内模拟试验研究

为确定坡面侵蚀产沙的时空演变规律,通过沿坡面垂直分段和分层结合布设不同稀土元素,采用室内放水冲刷试验系统,分析了各坡段侵蚀产沙量和侵蚀率变化过程。结果表明:坡面侵蚀产沙可分为3个阶段:面蚀阶段、沟蚀阶段和沟蚀稳定阶段。试验结束时,上坡段土壤总侵蚀量为17.527 kg,占坡面总侵蚀量的89.2%,其中La和Eu示踪区的侵蚀量各占坡面总侵蚀量的48.1%和23.8%。La,Eu,Yb,Tb,Ce,Nd和Sm 7个示踪区的累积侵蚀量之比为:1∶0.495∶0.184∶0.177∶0.146∶0.030∶0.074,坡面上段、中段和下段累积侵蚀量之比为:1∶0.095∶0.040。试验过程中,上坡段细沟蚀剧烈,中坡段主要以面蚀为主,伴有轻微沟蚀,而下坡段始终以面蚀存在。

山区公路坡面冲刷引起的路基水毁机理

通过下边坡冲刷模型试验和现有的研究成果探讨坡面冲刷对路基稳定性的影响,提出路基水毁的一般机理演绎过程,结合具体工程选取合适的边坡防护形式。试验结果表明:土体物理性质对坡面的抗冲刷能力有很大的影响;一般路基边坡坡面侵蚀过程是由坡脚开始逐渐向上扩展的,最终导致整个坡体坍塌。研究结果表明了边坡坡面冲刷对路基边坡稳定性的影响作用机制,将其概括为4个阶段且具有链式特性的机理演绎过程,对提高水毁防灾水平具有现实意义。

可冲刷坡面滚波影响因素的数值模拟研究

运用能够模拟可冲刷坡面滚波的一维水沙耦合数学模型,对床面形态起伏、冲淤厚度及含沙量沿程变化等因素对滚波形态的影响进行研究,并比较水沙耦合与非耦合模型数值模拟结果的差异.结果表明床面形态起伏越大,滚波的波幅及周期变化越剧烈,滚波周期与床面形态起伏的对应关系越明显;冲淤厚度对滚波运动特性的直接影响不明显,但河床发生冲淤变化后,床面的起伏形态发生相应变化,进而对滚波的运动特性产生较大影响.水沙耦合与非耦合数学模型相比,滚波形态模拟结果差异较大,因此对坡面起伏明显、水沙输移强度较大的山区坡面流数值模拟应采用能够更好的模拟水沙输移规律的水沙耦合模型.

可冲刷坡面滚波数值模拟研究

应用一维水沙耦合数学模型研究了可冲刷坡面上滚波的水动力学特性.模型的基本控制方程采用完整的、基于守恒定律的一维浅水动力学方程,运用能够捕捉激波和泥沙运动不连续性的WAF TVD二阶数值格式离散控制方程.通过复演定床滚波的运动特点,对模型进行了验证.可冲刷坡面的滚波数值模拟结果表明,床面形态对滚波水动力学特性有显著的影响.

路基边坡坡面冲刷特性与加固材料性能研究

路基边坡冲刷是指降雨形成的坡面水流破坏路基边坡坡面,并冲走坡面表层土体的现象。它是公路领域最为常见的一种病害。目前,对公路路基边坡冲刷问题的研究却很少。本文从理论上较全面、系统地研究了公路路基边坡坡面冲刷的影响因素、产生条件、坡面流的冲刷能力及边坡冲刷稳定性的评价方法,并通过大量试验,开展了边坡加固材料的性能研究。论文的主要工作内容如下:(1) 按坡面冲刷发展阶段和冲蚀痕迹的形态特征、坡面土体运移方式和特征、路基边坡有无防护工程措施、坡面冲刷量的大小等4种类型的特征，建立公路路基边坡坡面冲刷类型的划分方法。 (2) 系统分析和研究了公路路基边坡坡面冲刷的影响因素，详细介绍了边坡临界坡度的确定方法，推导了边坡土的降水入渗理论计算公式，提出了从改善土层本身的物理化学性质着手，提高坡面土层抗冲刷稳定性的研究新方法。 (3) 总结和分析坡面冲刷过程中土的受力特征，建立了均质无粘性土路基边坡、非均质无粘性土路基边坡、粘性土路基边坡的起动拖曳力公式，研究了路基边坡的冲刷产生条件。分析了降雨击溅和坡面径流侵蚀2类坡面冲刷作用过程的能量转换和平衡关系，并推导了斜坡上径流作用下推移质和悬移质的挟沙力公式。

基于坡面冲刷的荆江典型岸坡稳定性分析

针对荆江典型二元结构的岸坡,采用横向冲刷计算公式探讨了不同水位升降阶段中,水流流速和含沙量对岸坡横向冲刷速率的影响以及岸坡断面形态的变化规律。在此基础上基于饱和-非饱和渗流理论,利用SEEP/w程序建立了二维非稳态渗流模型,模拟了其渗流场在水位升降条件下的变化过程,并基于摩根斯坦法计算分析了在考虑与不考虑坡面冲刷2种条件下岸坡稳定性的变化规律。结果表明:在水位上升期,当不考虑坡面冲刷时,岸坡稳定性是随水位上升而增大的,但当考虑坡面冲刷后,岸坡坡度逐渐增大,岸坡稳定性随水位上升而减小;在水位下降期,岸坡稳定性随水位下降而减小,且考虑坡面冲刷的安全系数下降速率明显大于未考虑冲刷时的情况。因此洪水期与水位下降末期是岸坡失稳的危险期,需重点监控。

清连公路路堑边坡坡面冲刷影响因素分析

对清连公路沿线花岗岩残积层路堑边坡坡面冲刷的影响因素,包括残积物特性及其抗冲蚀性、降雨特征、坡面特征等三个方面进行了分析。

清连公路沿线坡面冲刷研究

坡面冲刷是我国南方花岗岩地区铁路公路沿线路堑边坡的主要工程地质问题。按不同分类标准 ,可分为片蚀、沟蚀与坍塌 ;推移质冲刷与悬移质冲刷 ;裸坡冲蚀与潜蚀等不同形式。路堑开挖剥离‘山皮’是坡面冲刷严重的直接原因 ,冲刷在坡面上具有明显的纵向分带性质。在坡面径流作用下 ,土物会受到拖曳力、上举力、渗透压力、粒间离散力等多种力的综合作用。由坡面流能量、能量损失、传递及其平衡得出了坡面流对坡面上土物的拖曳力。由冲刷过程中力的平衡条件 ,得出了坡面上土物的失稳起动拖曳力。由能量守恒原理 ,分别得出了坡面流推移质冲刷能力和悬移质冲刷能力 ,由此得到坡面冲刷强度。

公路边坡施工期坡面冲刷量分析

在山区公路建设与养护运营中,坡面冲刷是一个较普遍的问题。特别是在边坡施工期,坡面冲刷较严重。坡面冲刷量在数值上等于坡面流挟沙量,包括推移冲刷和悬移冲刷2部分。以南方砂性土路堑边坡冲刷为例,对坡面冲刷量进行计算。

铁路路基边坡浅层稳定性分析与坡面防护现状

边坡浅层溜坍与边坡冲刷是铁路路基边坡浅层破坏的主要表现形式,给铁路运营带来了巨大的安全隐患。本文总结了国内外铁路路基边坡浅层失稳与坡面冲刷分析方法,阐述了国内外铁路路基边坡坡面防护现状。日本针对边坡浅层失稳问题、德国针对坡面冲刷问题形成了相关的分析方法,中国既有规范尚未充分考虑降雨引起的边坡浅层稳定性分析。国内外坡面防护主要包括工程防护、生态防护,中国铁路路基边坡防护与国外相比圬工体量较大,坡面防护结构存在优化空间。

坡面冲刷对公路边坡稳定性的研究

结合目前对公路边坡冲刷防护探究的成果,研究自然降水与径流冲刷因素对边坡稳定性的影响,大篇幅地叙述了坡面冲刷的成因与有关的影响要素,基于此提出了坡面防护措施,为公路坡面冲刷的防护措施提供了一定的借鉴意义。

松辽盆地上白垩统高分辨率层序界面类型及特征

综合应用岩心、测井及露头剖面等资料,在松辽盆地上白垩统识别出古暴露面、冲刷面、岩性岩相转换面、同种岩性颜色变化界面等4种类型的层序界面,并描述了层序界面的野外露头、钻井岩心及测井曲线的识别特征.研究认为：大型冲刷面和长期、中长期暴露面可作为长期或中期基准面旋回的层序界面;中小型冲刷面、间歇暴露面、岩性—岩相转换面及颜色变化界面可作为短期或超短期基准面旋回的层序界面.

辽西黄土缓坡冲刷破坏及雨水入渗规律

针对辽西地区黄土缓坡降雨冲蚀破坏严重的问题,结合野外现场调查、室内物理模拟试验及SEEP/W渗流数值模拟,监测了坡内湿润锋的发展趋势、坡面土体体积含水率的变化,研究了黄土缓坡的冲刷破坏特征及降雨入渗规律。研究结果表明:辽西地区黄土缓坡坡面在降雨冲蚀作用下,按横向坡面形态可分为V形、U形、梯形、三角形4种冲沟。随着降雨的持续,浸润深度逐渐加深,雨水在坡内的浸润线不平行于边坡线,呈现出上浅下深的规律。辽西黄土缓坡坡面经历短时间降雨冲刷时,主要产生表层面蚀破坏;经历长时间降雨冲刷时,坡脚被冲刷淘空,坡面产生陷穴,进而可诱发边坡灾害。

表面喷洒SH固土剂的泥石流堆积土的抗雨蚀性能

降雨对堆积土的径流冲刷和入渗软化,是引发泥石流的关键因素。选取甘肃张掖泥石流现场堆积土为研究对象,借助人工模拟降雨试验,研究100 mm·h-1的降水强度下表面喷洒SH固土剂的泥石流堆积土的抗雨蚀性能。试验结果表明,未喷SH固土剂的堆积土,表面雨蚀严重,形成数条冲刷沟,且伴有大量泥沙流失;喷洒SH固土剂后,SH固土剂与表层土颗粒胶结形成高强黏结性的塑性胶膜,堆积土表面无明显冲痕,冲刷量少,抗雨蚀性能强;随SH固土剂喷量增加,固化土的抗雨蚀性能先增大后趋稳定;SH固土剂与粉土和砂土颗粒形成结构稳定的"镶嵌式"土膜混合层,整体上优于碎石土"漂浮式"土膜混合层的抗雨蚀性能;SH固土剂喷量和堆积土土质类型共同影响着固化土抗雨蚀性能。综合考虑费用、抗雨蚀效果等因素,建议对粉土和砂土类的堆积土,SH固土剂喷洒量为1.0 kg·m-2,对碎石土类,应适当增加喷洒量。

一种新的往复流试验平台及其泥沙冲刷试验研究

本文提出一种可以模拟潮流运动的自动化控制水槽。该水槽可以实时控制往复流两端的水位,实现水流的往复运动,并可以按计算机要求实现水位的稳定或渐变。本文同时利用该水槽进行了圆柱形桥墩周围的床面冲刷试验,试验在低流速固定水位、高流速固定水位及往复流三种水流条件下进行,并以试验所获得的测试数据、照片为基础,分析了不同水流条件下圆柱形桥墩周围的床面冲刷情况。试验发现在桥墩附近,水流的旋滚运动及旋涡系是造成床面冲刷的主要原因,另外对于往复流情况,桥墩附近床面受到的冲刷比固定水位冲刷时要严重,也更为复杂。

基于能量法的植被混凝土路堑边坡泥沙冲刷量计算模型优化研究

根据植被混凝土坡面冲刷特性,优化设计了能量法计算模型,使其能应用于植被混凝土路堑边坡施工初期的坡面泥沙冲刷量计算。结合室内边坡冲刷试验,设计1∶0.75、1∶1和1∶1.25等3种坡率,在2.5mm/min的降雨强度下进行冲刷试验,通过实测数据和原始模型计算结果对优化模型的合理性进行了验证,同时分析了泥沙冲刷量与降雨历时的关系。研究结果表明:泥沙冲刷量与降雨历时呈对数增加关系;优化模型降雨前期泥沙冲刷量增加迅速,后期增加趋势逐渐稳定,符合真实的植被混凝土边坡冲刷特性;优化模型在降雨前期与试验实测值匹配较好,历时20~50min时相对误差较小,均在15%以内,模型能很好地匹配植被混凝土边坡泥沙冲刷量的计算。