臺風暴雨引發(fā)公路水毀特征與邊坡水毀機理.pdf

1、我國是世界上遭受臺風危害最嚴重的國家。我國東南部地區(qū)經(jīng)常受臺風暴雨影響。每次臺風帶來的暴雨都會對公路工程帶來巨大損失。近年來由于經(jīng)濟的快速發(fā)展和公路交通設施的大力建設，臺風暴雨對公路造成的經(jīng)濟損失隨時間呈快速上升的趨勢。通過對200多個公路水毀路段的現(xiàn)場調(diào)查和相關水毀資料的收集，對公路水毀類型進行了系統(tǒng)的分類，分析公路水毀的特征和各種破壞形式之間的相互影響關系。并通過構建多個實驗模型，展開了降雨對均質邊坡、含隔水層邊坡坡體含水量、坡體應

2、變、坡體前端推力、坡面變形影響的全面研究。人工降雨模型實驗采用了水份傳感器實時監(jiān)測坡體含水量、采用布里淵光時域反射技術(BOTDR)監(jiān)測坡體應變量、采用壓力盒監(jiān)測坡前推力變化、采用光纖光柵(FBG)位移傳感技術監(jiān)測坡面位移，得到了降雨作用下和地下水作用下邊坡各性狀隨時間及深度的變化規(guī)律。并在前人研究的基礎上，改進了有限元離心加載計算邊坡穩(wěn)定性的方法。得到了以下的成果和結論： (1)系統(tǒng)地按不同的標準對水毀進行了分類，為深入研究水

3、毀提供了基礎支持。對水毀的類型、特點和產(chǎn)生原因有全面分析，提出了各水毀類型之間存在相互影響關系的觀點，應該將各種水毀防護措施作為一個整體系統(tǒng)進行水毀的防治工作。 (2)在降雨作用下，入滲是從坡面到坡體自上而下逐步發(fā)展的。降雨入滲過程中，坡體中部深度附近會存在一個含水量相對較小的區(qū)域。降雨過程不僅對土體含水量的數(shù)值有影響，而且對含水量等值線的形態(tài)也有影響。 (3)在降雨作用下坡體前端推力、坡體變形、坡面變形這三個特性指標隨

4、時間變化規(guī)律相似：在降雨作用下，邊坡特性指標的監(jiān)測數(shù)值會產(chǎn)生一個峰值，在降雨作用消退以后，監(jiān)測數(shù)值逐漸回落，最終趨于一個穩(wěn)定值。不同的是坡體前端推力在降雨之后就開始產(chǎn)生變化，而坡體變形和坡面的位移在降雨過程初期沒有明顯反映，持續(xù)較長時間降雨后，監(jiān)測數(shù)值才會發(fā)生明顯反應。 (4)降雨入滲對邊坡不同深度上的坡體含水量、坡體變形和坡前推力影響規(guī)律相似：邊坡頂層、上層土體變化幅度較大，速度較快；邊坡底層、下層土體變化幅度較小，速度較慢。

5、 (5)降雨對不同坡角邊坡的坡體含水量、坡體前端推力、坡體變形的影響規(guī)律也具有相似性：降雨過程中較大坡角邊坡的反映較為強烈，其峰值要遠大于小坡角邊坡，但是大坡角邊坡需要降雨的時間比較長。 (6)通過對新老邊坡分別實施人工降雨模擬實驗，結果表明與雨前相比新邊坡抗滑支撐結構受力增大；而老邊坡在接受相同降雨作用時，坡體的應力狀態(tài)變化較不明顯。說明了新邊坡在降雨作用下比較容易失穩(wěn)，而老邊坡則相對比較穩(wěn)定。 (7)地下水的

6、作用對邊坡性狀的影響與降雨對邊坡性狀的變化規(guī)律相似，不同點主要存在兩個方面： ①降雨作用和地下水作用對坡體含水量的影響過程不同，在降雨作用下，邊坡的坡面附近土體含水量最先發(fā)生變化，含水量自上而下逐漸發(fā)生變化，邊坡底層土體的含水量受影響最晚。而在地下水的作用下，邊坡后緣以及底層土體的含水量最先受到影響，含水量是自下而上逐漸發(fā)生變化的。 ②在降雨作用下，邊坡受影響產(chǎn)生變化需要一定的積累時間，而在地下水作用下，發(fā)展幾乎不需要積

7、累時間，地下水作用之后邊坡就受影響產(chǎn)生變化。 (8)降雨對含不透水層邊坡的影響與均質邊坡類似，但是邊坡的性狀反映主要在不透水層的上部，即降雨可以影響的部分。 地下水作用在不透水層下部坡體時，實驗表明不透水層上部坡體會受到影響。上部坡體的坡前推力、坡體變形、坡面變形都會產(chǎn)生較大的變化，其中靠近坡面的部分產(chǎn)生的變化最大。 (9)重新構建有限元離心加載法的實現(xiàn)過程，克服原方法的缺陷，使其達到了與有限元強度折減法有相同應