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山区沿河路基,所处环境条件复杂,失稳因素众多,破坏现象十分严重。本文首先分析了沿河路基动态失稳机理,从山区沿河路基类型及山区河流特性入手,探讨了山区沿河路基失稳的主要影响因素,进而提出了沿河路基失稳的三种主要模式:滑坡、崩塌、流坍。以下围绕着河水对路基的不良作用展开了研究,主要工作有:
(1)通过有限元方法数值求解河流水位下降过程中路基内的动态浸润线,研究了水位下降对路基稳定性的影响。路基土以一般粘土为例,得到通常情况下,随着水位的下降,路基的稳定安全系数是先减小后增大的,即下降过程中存在危险水位,且水位降速越快,危险水位越低,对应的安全系数越小,当路基填料的渗透系数足够大时,随着水位的下降,安全系数是一直增加,足够小时,一直降低。由此判断,路基填料渗透系数越小,水位降速越快,对水位下降过程中路基的稳定性越不利。
(2)对于有挡墙防护的沿河路基,通过对不同排水边界的挡墙在稳定渗流下静止土压力与Rankine主动土压力的计算,得到同等条件下,排水系统失效的挡墙所受的土水合力最大,排水系统沿墙背布置次之,排水系统沿墙土底面布置最小,由此得出不同排水边界挡墙的稳定性比较:排水系统沿墙底布置优于沿墙背布置,不能排水时稳定性最差。所以保证排水系统的有效性,选择合理的排水方式,对渗流作用下挡墙的稳定性有重要意义。
(3)通过对沿河路基冲刷机理及冲刷深度的分析,得出影响沿河路基冲刷的主要因素:水流因素、河床因素、几何边界条件。并据此运用模糊综合评价法建立了沿河路基在河水冲刷作用下的稳定性评价模型。该模型共包含13个指标,其中水流因素4个:流量、流速、水位、洪水持续时间,河床因素3个:床沙组成、河道纵坡降、弯道形态,边坡因素6个:路基填料、排水设施、坡高、迎水面坡度、基底稳定性、防护措施。模糊综合评价法是定性与定量相结合的方法,能够全面考虑各种因素对路基稳定性的影响,系统性强、简捷、直观。以绵茂路三处路基的验证情况来看,与实际较为符合,能够为沿河路基的防护设计提供一定的参考价值。
(4)有关沿河路基防护的研究,主要对护坦、丁坝的防护机理及冲刷计算进行了探讨,通过工程实例说明护坦、丁坝配合挡墙、护坡等其它综合防护措施,能有效改善水流结构,减小基础埋深,比采取单一措施取得更好的防护效果。