高速公路建设中水土流失预测模式研究

针对山区高速公路建设的特点和可能造成水土流失的影响及其分布特性,根据国内外对水土流失预测的研究现状,选择了位于西南土石山区108国道西攀高速公路在建路段的黄水互通式立交A匝道开挖边坡和K 11 100~K 11 210路段左侧的弃渣场进行了观测试验,通过15次降雨量和水土流失量的实测,经过降雨强度、各时段降雨动能、降雨总能量参数单因子和复合因子与土壤流失量的相关分析,得出试验区的天然降雨雨滴中数直径与雨强的对数关系和单位降雨强度与降雨动能的关系;初步提出适用于高速公路建设土壤流失预测中的降雨侵蚀力的计算公式、土壤可侵蚀因子值;修正了经验法中的加速侵蚀系数A值。     

黄土地区公路边坡降雨侵蚀及防治对策

黄土地区公路边坡降雨侵蚀破坏严重,且公路边坡具有不同于自然边坡的特殊性,进行黄土公路边坡降雨侵蚀的研究具有重要意义。通过现场调查及理论分析,首先分析了自然边坡降雨侵蚀破坏的机理,然后结合黄土公路边坡的特点分析了黄土公路边坡降雨侵蚀的原因,最后提出了黄土公路边坡降雨侵蚀的防治对策。     

路基单坡及复合坡面降雨侵蚀强度研究

根据坡面径流理论，对降雨坡面侵蚀产沙进行分析，得出不同雨强条件下单坡及复合坡总体产沙侵蚀强度计算方法；提出了最小侵蚀量复合坡地系统设置方法，边坡、路堤路肩排水措施对下边坡的减蚀作用等。试验证明，其对边坡排水防护、水土流失预测具有参考价值。     

谈谈降雨对边坡稳定的影响

水是产生边坡失稳的主要因素之一,边坡的失稳大多与水文地质、大气降水有关。根据有关资料,首先论述了边坡失稳与降雨历时、累积降雨量及降雨强度的关系,然后有针对性地分析了降雨对岩石边坡的不利影响,主要是降低岩体强度、抬高地下水位和使边坡内孔隙压力加大。降雨对土质边坡的不利影响有降雨溅蚀、面状侵蚀和沟状侵蚀等。     

降雨方向与坡面侵蚀临界坡度的理论分析

对工程边坡进行绿色防护的初期,降雨侵蚀是造成边坡绿色防护层破坏的重要因素.在考虑了降雨方向对坡面侵蚀的影响条件下,当雨滴下落方向与垂直方向的夹角为β时,从理论上证明降雨侵蚀的临界坡度在迎风坡面坡度为47.2° β/2,背风坡面为47.2°-β/2.     

降雨入渗作用下路基边坡的稳定性分析

为分析降雨入渗对路基边坡稳定性的影响,考虑渗流场与应力场间的耦合作用,依据强度折减方法,运用有限元软件分析了降雨、路基几何形状及路基土物理性能对边坡稳定性的影响。结果表明:降雨强度越大、降雨历时越长,路基变形位移越大,边坡稳定安全系数减小;长时小雨造成的路基沉降较大,边坡容易失稳;路基边坡越陡,路基变形位移较小,但边坡稳定性较低;路基土渗透系数越大,路基变形位移越大,边坡稳定性降低。     

伊犁地区公路边坡植被恢复措施与土壤因子的耦合关系

土壤是影响公路边坡植被生长的主要因子,植物组合的适宜性直接影响着公路边坡植被恢复的效果。为了探索适宜伊犁地区公路边坡的植被恢复措施,以S242线巩留至尼勒克公路边坡为例,设置不同植物组合、不同覆土厚度的植物措施进行实地试验,创新性地采用冗余分析方法分析土壤因子与植物群落多样性的相互关系,构建植被-土壤耦合模型综合评判公路边坡植物与土壤的耦合协调程度。结果表明:(1)边坡表土回填厚度是可能影响该地区公路边坡植被恢复的关键因素。(2)土壤因子共同解释了8种不同措施植物群落多样性变异信息的96.3%,土壤抗蚀性是影响植物群落多样性的主要因子之一。(3)土壤因子与植物群落多样性指标的关联度系数为0.25～0.50,以中等关联和较强关联为主,对物种丰富度指数的影响最大;土壤孔隙度和土壤抗冲性与植物群落多样性的平均关联度系数最大,表明土壤孔隙度和土壤抗冲性对植被恢复质量影响最大。(4)相同覆土厚度下,草灌混播的D植物组合措施的植被与土壤的耦合程度显著优于其他处理;相同植物组合措施下,覆土厚度为15,20 cm的两个小区进入初级协调,覆土厚度为5,10 cm的均为低级协调,增加公路边坡土壤厚度可在一定程度上加速植被与土壤的耦合。为确保该区域公路边坡植被恢复效果,建议边坡表土回填厚度应大于15 cm。     

季冻区路基边坡的水稳定性影响分析与防治

从岩土的水理性质出发,采用现场调查和理论分析相结合的方法,研究季节性冰冻区公路路基边坡中水的侵蚀机理问题和公路路基边坡溜方的稳定性影响,得出公路路基边坡坡面径流流速的关系公式和季节性冰冻地区公路路基边坡的滑动面平行于路基边坡坡面的结论,通过季节性冰冻地区公路路基边坡的应用实践举例,提出季节冰冻地区公路路基边坡水害的治理措施。     

植被护坡技术及其应用研究

植被护坡主要依靠植物的根系和茎叶来提高对边坡的侵蚀防护,可起到稳定边坡的作用,其作用机理可概括为植被根系的力学效应和水文效应两个方面。主要讨论了植物及其根系的生长及强度特点,分析了植被护坡的力学机理,指出了植被护坡的功能,展望了植被护坡技术的研究与应用前景。     

黄土地区路堑边坡土体湿度变化及强度特性研究

降雨是黄土路堑边坡发生冲沟、剥蚀、滑塌等侵蚀破坏的主要影响因素,本文通过在定西和平凉两站架设自动气象站,对近地面常规气象变量和土壤含水量进行观察,分析不同降雨过程下黄土边坡土体内部湿度变化规律及强度变化特性,揭示黄土边坡病害特征。     

降雨入渗下非饱和土边坡稳定性影响研究

运用分形模型预测非饱和土的水理特性,主要研究了降雨条件下非饱和土边坡的稳定性变化及影响边坡稳定性的各个因素:土质特性参数(分维、进气值与饱和导水系数)、降雨强度、边坡几何特性参数及初始地下水位深度等.土体的饱和导水系数、降雨强度对降雨过程中的非饱和土边坡稳定性影响较大;非饱和土边坡在降雨过程中的最小安全系数与土体饱和导水系数之间的临界关系可用Sigmoid曲线模型拟合;降雨强度直接影响了非饱和土边坡的稳定性,降雨过程中边坡的最小安全系数与降雨强度的关系曲线可用MMF模型拟合;另一方面,非饱和土的分维、进气值、边坡几何特性参数及初始地下水位深度的影响相对较小.     

降雨入渗对非饱和土路基稳定性的影响研究

为研究降雨入渗对非饱和土路基稳定性的影响,从非饱和土的渗透特性,降雨入渗的影响因素,降雨对土体强度的影响分析了降雨入渗机理,运用ABAQUS有限元软件进行数值模拟;结果表明:降雨入渗带给路基稳定性的影响是从坡脚向路基内部延伸到一定区域内的,从而导致路基沉降过大,使边坡浅层有可能出现失稳现象,必须采取有针对性的加固措施。可为降雨入渗条件下非饱和土路基及边坡的防护工作提供参考与借鉴。     

堆积层滑坡野外模拟试验方案设计

为了对降雨入渗诱发堆积层滑坡的失稳机理有较深的了解,以及研究边坡性状随时间变化的一些重要特性,选取上瑞高速公路贵州段K 85 650~K 85 690典型堆积层边坡进行人工降雨模拟试验和原位综合监测。该试验采用了全站仪、测斜仪、含水量计、土压力盒、蒸发皿、降雨计及自制野外人工降雨装置等一系列仪器。通过对边坡土体中的水分、孔隙水压力、应力状态、土体的变形以及地表位移的监测,分析降雨在堆积层边坡的入渗规律,探求边坡中岩土与水相互作用的机理。详细介绍了该试验方案设计及监测仪器的安装。     

降雨和河流水位上升作用下沿河路基边坡稳定性研究

由于山区气候多雨，强降雨和河流水位快速上升等现象时常发生，在复杂多变的降雨及河流水位作用下路基边坡极易发生失稳破坏。为了掌握降雨和河流水位上升对边坡稳定性的作用机理，确保沿河公路的安全运营，采用Midas-GTS/NX有限元分析软件建模，针对3种不同降雨工况和2种坡前水位上升速率进行边坡稳定性分析，并根据稳定性研究结果，提出坡面防渗措施。结果表明：1)降雨强度、坡前河流水位上升速率与边坡的稳定性呈负相关；2)在坡面铺设防水层可有效减少雨水渗入，提高边坡的安全系数及稳定性。     

黄土区公路边坡土壤水分特征及植物生长情况调查研究

为探讨黄土区公路边坡土壤水分与植被生长关系,通过调查取样,测定了黄土区公路边坡的土壤水分状况,并记录了相应边坡的植被现状,结果表明:(1)调查路段沿线土壤含水量差异较大,呈现东部高于西部,南部多于北部的特点;此外,对于不同的坡形,填方边坡土壤含水量一般值在8~20%之间,挖方边坡土壤含水量一般值在10~20%之间。(2)调查区公路边坡植被整体上植被盖度差异较大,植被盖度在0.1~0.95之间,并且区域上呈现自东向西的逐步减少,西北部地区公路边坡植被退化较为严重。在不同坡形上,填方边坡植物长势要好于挖方边坡。     

季节性冰冻地区公路边坡侵蚀破坏模式

针对季节性冰冻地区的路基边坡冻融滑坍破坏现象,分析了公路边坡破坏的各种侵蚀模式和影响因素。采用坡面流拖曳力法、坡面流量法等对坡面水力学特征进行研究,测算坡面冲刷临界坡度值,分析临界坡度与冲刷量之间的关系;同时采用有效应力法研究了冻融作用下的边坡安全稳定性。结果表明：季节性冰冻地区粘性土最大冲刷强度对应的临界坡度与目前常用的坡度值很接近或交叉,为减少水土流失,建议放缓土质边坡;边坡土体冻结前含水质量分数和融化后抗剪强度下降幅度是影响冻融滑坍破坏的主要因素,建议在设计中要考虑冲刷和冻融因素,并对特殊土质边坡进行相应的物理力学指标检测和稳定性验算。     

路基边坡植物防护的水文效应及施工技术探讨

植物防护是公路路基边坡防护的最主要的形式之一。通过野外观察与室内试验,就大气降雨对路基边坡稳定性的影响及边坡坡面植被护坡的水文效应进行了系统的分析,论述了边坡植被的多种作用,并对路基边坡植物防护的施工工艺与施工技术进行了探讨,对公路路基边坡植物防护工程的设计、施工具有参考和借鉴作用。     

黄土路基边坡的雨水侵蚀特征

以水力学、泥沙运动学为基础,从水流对土颗粒做功的角度探讨了坡面流的携砂能力,得出了雨水最大冲刷量的理论坡度值。通过室内模拟降雨对黄土边坡的冲刷试验,得出了坡度比、降雨强度等因素对坡面流含泥量及冲刷总量的关系。试验再现了雨水侵蚀黄土边坡的过程,总结描绘出侵蚀沟在黄土路基边坡纵断面上的分布规律,以及边坡平台与坡面流的相互作用,发现近坡脚侵蚀沟发育最严重,呈现逆源侵蚀的特点。通过分析试验数据,得出本次试验黄土边坡的最大冲刷坡度为41.1°,与理论值接近。     

通用土壤流失方程中路基边坡地形因子的修正

结合路基边坡地形特点,在具体分析修正通用土壤流失方程(RUSLE)中地形因子计算方法的基础上,评价了路基边坡地形因子计算方法的适应性问题,并以位于湖北沪蓉西高速公路恩施至利川段公路路基边坡土壤侵蚀实测数据为基础,提出了修正方法。结果表明:(1)RUSLE中坡长因子用公式L=(λ/22.1)m计算,但公路路基边坡中坡度一般超过RUSLE的适用范围,因此不能用原有方法对m值进行核定;(2)公路路基边坡坡长因子L可用L=(λ/22.1)0.35计算;(3)67%、100%这两个路基边坡常见的坡度超出了以往的研究范围,不能用已有坡度公式计算;(4)33%、67%和100%坡度的坡度因子值分别是3.70、7.18和10.37。     

风沙路基边坡冲刷影响因素认知分析

基于毛鸟素沙漠公路路基边坡冲刷情况实地调查成果,分析了与边坡冲刷相关的风沙物理性质、降雨、边坡坡长、坡度和高度、植被以及边坡防护等影响因素,提出风沙物理性质和降雨是边坡冲刷主要影响因素,建议沙漠公路建设管理中应重视和做好路基排水.