浅析路基边坡侵蚀破坏模式.docx

浅析路基边坡侵蚀破坏模式[摘要]：论述北方冰冻地区路基边坡的各类侵蚀破坏类型和各类影响因素分析；着重分析计算水力在侵蚀中所决定的路基边坡倾角安全值着重论述冻融对路基的影响综合考虑前二者在工程中所能产生的影响以合理设计道路路基边坡。[关键词]：冻融侵蚀水力侵蚀防护0.前言这几年国家对公路基础设施加大投入。2004年底我国公路总里程已经跃居世界第三。在我国北部地区高等级公路建设也在迅速的发展发展的同时边坡滑坍、冲刷、滑坡等路基病害也不断地发生这一方面危及行车安全和路基路面的稳定性另一方面也关系到环境污染、水土流失的问题应该引起足够的重视。我国北部冰冻地区的主要气候特点是冬季寒冷夏季短期高温雨季比较集中冬夏温差可达50―60摄氏度。春融季节一天内的温差也可达20―30摄氏度由于频繁的冻融循环作用加剧了公路边坡土体的松散和顺坡滑坍这时候的冰雪融化和少量降水也会加剧边坡土体的破坏。由此可见研究冰冻地区的路基边坡的适宜的防护技术是十分必要和刻不容缓的。而要研究出适当的防护技术则必须从一定层次上分析路基边坡侵蚀破坏的机理。下面本文就对公路路基边坡冻融侵蚀和水力侵蚀的损坏进行力学计算和机理分析。1.北方冰冻地区路基边坡侵蚀破坏类型及影响因素分析按照土壤侵蚀学对边坡土壤侵蚀破坏的外力种类进行划分破坏类型可分为水力侵蚀、冻融侵蚀、风力侵蚀和重力侵蚀等。①.冻融侵蚀冻融侵蚀是北方地区路基边坡春融季节常发生的破坏现象它是由于冻结和融化的循环作用使土体或者岩石发生机械性破坏的现象。冻融使土体发生机械变化破坏了土壤内部的凝聚力降低了土壤的抗剪强度易使坡面表层土体发生滑移。②.水力侵蚀水力侵蚀是指在降雨雨滴击溅、地表径流冲刷和下渗水分作用下土壤、土壤母质及其他地面组成物质被破坏、侵蚀、搬运和沉淀的全过程。在北部地区由于冻融作用使边坡土壤出现“蓬松”现象且恶劣的气候条件不利于植物的生长因而使“强而集中的降雨”的破坏性更大。③.重力侵蚀一种以重力作用为主引起的土壤侵蚀形式。它是坡面表层土石物质和中浅层基岩由于本身所受的重力作用而失去平衡发生位移和堆积的现象。这种侵蚀多于其他外营力的参与有关常常是突然发生的给工程和社会带来极大的危害。④.风力侵蚀指土壤颗粒或者砂粒在气流冲击作用下脱离地表被风搬运和堆积的一系列过程。⑤.路基边坡侵蚀破坏影响因素分析主要有六类：1.土体类型：一般情况下细粒土比巨粒土和粗粒土抵抗外营力能力低砂性土比粘性土抗冻融能力弱而粘性土比粉性土抗水力侵蚀能力要强；2.土含水量：当土体中水含量超过一定值后土体将会变成流塑状态土粒之间距离变大距离变大势必会使土粒之间相互吸引范德华力降低而影响土体抗寝室能力；3.土体压实度：压实度增大则土体抗剪强度增大土体抗冲性增强；4.边坡植被覆盖率：植物具有减弱和拦截降雨直接打击作用而且植物根系分布可以看成多维加筋材料分布因此植被覆盖率越高降雨对边坡侵蚀破坏就越小；2水力侵蚀破坏计算分析道路边坡侵蚀破坏大部分与“水”有密切关系所以针对边坡水力侵蚀破坏机理进行计算分析掌握边坡发生冲刷条件和冲刷临界坡度十分重要。1.坡面流拖曳力法假设坡面流为均匀平衡流态水层厚度为h渗流水力坡度为j路堑坡度为θ那么径流对表层冲刷力为：τ0=θhj=γwhsinθ由于坡面倾斜受雨面积减小当水面水平时此时产生水层厚度为h0=h/cosθ将之带入上式可得τ0=γwh0cosθsinθ；土颗粒水下重量沿坡面分量为（γs-γw）（3.14d3/6）sinθ；于是可得坡面土颗粒沿坡面向下运动合力为τ=γwh0cosθsinθ+（γs-γw）（3.14d3/6）sinθ对上式中坡度θ进行求导令dτ/dθ=0得1-2sin2θ=0所以θ=45?。由此得到坡面冲刷临界坡度。2.坡面能量法2.计算分析从以上2种理论计算方法可知对土质边坡坡面其他条件一致时候最大冲刷强度有一个范围（35?---45?）而由静力稳定性设计方法得到的安全坡度与冲刷临界坡度接近或存在交叉如果施工控制不好易使坡率处于危险状态因此必须在坡面进行有效的防护措施减少冲刷所带来的损失。3边坡冻融侵蚀破坏的理论分析分析冻融破坏的原因在春融初期边坡上覆盖的积雪不断融化、下渗开挖边坡的上方自然地面的积雪的融化也增加了水源的补给致使边坡表层土体水分来不及蒸发呈潮湿保水的状态。又由于此时边坡土体下部还处于冻结状态融化的土体和冻结的土体之间有一个层面水分无法继续下渗当上