路基边坡坡面冲刷特性与加固材料性能研究

摘要

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,从理论上探讨了路基边坡坡面冲刷的产生条件和发展过程.(4) 提出并建立了路基边坡冲刷稳定性模糊综合评价系统方法,确定路基边坡冲刷稳定性的评价指标,并建立这些评价指标的量化方法,提出了评价指标权重的确定方法,建立了权重赋值方法选择策略.通过应用实例分析和讨论,验证了本方法在评价路基边坡冲刷稳定性方法的可行性和有效性.(5) 基于改良与加固路基边坡坡面土体工程性质,提高坡面冲刷稳定性的目的,开发了一种用于边坡冲刷防护的加固土固化材料.开展了大量的室内试验研究,测定了加固土的物理性质、力学性质和水理性质指标,确定加固材料的最佳配合比,并利用模糊综合评价方法对材料性能进行评价,分析和判别固化材料对坡面冲刷防护与加固措施,为其进一步的推广应用奠定了基础.