臺(tái)風(fēng)暴雨引發(fā)公路水毀特征與邊坡水毀機(jī)理.pdf

1、我國(guó)是世界上遭受臺(tái)風(fēng)危害最嚴(yán)重的國(guó)家。我國(guó)東南部地區(qū)經(jīng)常受臺(tái)風(fēng)暴雨影響。每次臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的暴雨都會(huì)對(duì)公路工程帶來(lái)巨大損失。近年來(lái)由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和公路交通設(shè)施的大力建設(shè)，臺(tái)風(fēng)暴雨對(duì)公路造成的經(jīng)濟(jì)損失隨時(shí)間呈快速上升的趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)200多個(gè)公路水毀路段的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和相關(guān)水毀資料的收集，對(duì)公路水毀類(lèi)型進(jìn)行了系統(tǒng)的分類(lèi)，分析公路水毀的特征和各種破壞形式之間的相互影響關(guān)系。并通過(guò)構(gòu)建多個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，展開(kāi)了降雨對(duì)均質(zhì)邊坡、含隔水層邊坡坡體含水量、坡體應(yīng)

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(shí)驗(yàn)采用了水份傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)坡體含水量、采用布里淵光時(shí)域反射技術(shù)(BOTDR)監(jiān)測(cè)坡體應(yīng)變量、采用壓力盒監(jiān)測(cè)坡前推力變化、采用光纖光柵(FBG)位移傳感技術(shù)監(jiān)測(cè)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(shí)間及深度的變化規(guī)律。并在前人研究的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了有限元離心加載計(jì)算邊坡穩(wěn)定性的方法。得到了以下的成果和結(jié)論： (1)系統(tǒng)地按不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水毀進(jìn)行了分類(lèi)，為深入研究水

3、毀提供了基礎(chǔ)支持。對(duì)水毀的類(lèi)型、特點(diǎn)和產(chǎn)生原因有全面分析，提出了各水毀類(lèi)型之間存在相互影響關(guān)系的觀點(diǎn)，應(yīng)該將各種水毀防護(hù)措施作為一個(gè)整體系統(tǒng)進(jìn)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(guò)程中，坡體中部深度附近會(huì)存在一個(gè)含水量相對(duì)較小的區(qū)域。降雨過(guò)程不僅對(duì)土體含水量的數(shù)值有影響，而且對(duì)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(gè)特性指標(biāo)隨

4、時(shí)間變化規(guī)律相似：在降雨作用下，邊坡特性指標(biāo)的監(jiān)測(cè)數(shù)值會(huì)產(chǎn)生一個(gè)峰值，在降雨作用消退以后，監(jiān)測(cè)數(shù)值逐漸回落，最終趨于一個(gè)穩(wěn)定值。不同的是坡體前端推力在降雨之后就開(kāi)始產(chǎn)生變化，而坡體變形和坡面的位移在降雨過(guò)程初期沒(méi)有明顯反映，持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間降雨后，監(jiān)測(cè)數(shù)值才會(huì)發(fā)生明顯反應(yīng)。 (4)降雨入滲對(duì)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(duì)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(guò)程中較大坡角邊坡的反映較為強(qiáng)烈，其峰值要遠(yuǎn)大于小坡角邊坡，但是大坡角邊坡需要降雨的時(shí)間比較長(zhǎng)。 (6)通過(guò)對(duì)新老邊坡分別實(shí)施人工降雨模擬實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明與雨前相比新邊坡抗滑支撐結(jié)構(gòu)受力增大；而老邊坡在接受相同降雨作用時(shí)，坡體的應(yīng)力狀態(tài)變化較不明顯。說(shuō)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(duì)比較穩(wěn)定。 (7)地下水的

6、作用對(duì)邊坡性狀的影響與降雨對(duì)邊坡性狀的變化規(guī)律相似，不同點(diǎn)主要存在兩個(gè)方面： ①降雨作用和地下水作用對(duì)坡體含水量的影響過(guò)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(shí)間，而在地下水作用下，發(fā)展幾乎不需要積

7、累時(shí)間，地下水作用之后邊坡就受影響產(chǎn)生變化。 (8)降雨對(duì)含不透水層邊坡的影響與均質(zhì)邊坡類(lèi)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(shí)，實(shí)驗(yàn)表明不透水層上部坡體會(huì)受到影響。上部坡體的坡前推力、坡體變形、坡面變形都會(huì)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(gòu)建有限元離心加載法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，克服原方法的缺陷，使其達(dá)到了與有限元強(qiáng)度折減法有相同應(yīng)