鐵路路基邊坡降雨沖刷行為與規(guī)律的研究.pdf

1、近30年來(lái)，我國(guó)鐵路由于水災(zāi)平均每年斷道159次之多，平均每年中斷行車(chē)2000多小時(shí)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、旅客的生命財(cái)產(chǎn)及日常生活造成了重大影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)其中80％的水害是路基的水力沖刷造成的，路基的水力沖刷研究成為關(guān)鍵問(wèn)題。對(duì)于沖刷問(wèn)題，目前的研究大多是從水土保持角度出發(fā)，在降雨特征、土壤性質(zhì)、侵蝕模式等方面研究較多，而且一般針對(duì)較大的區(qū)域，對(duì)于鐵路路基的沖刷規(guī)律尚缺乏系統(tǒng)的理論研究。本文以鐵路路基為研究對(duì)象，考慮路基結(jié)構(gòu)、填料及降雨和匯水特征

2、，運(yùn)用土力學(xué)、水力學(xué)和泥沙運(yùn)動(dòng)力學(xué)原理，系統(tǒng)分析了鐵路路基坡面水力沖刷的基本規(guī)律。主要內(nèi)容有:
　　（一）系統(tǒng)分析了目前不同等級(jí)鐵路路基的坡高、坡率、路基頂面寬度等結(jié)構(gòu)特征，確定了路基坡面沖刷分析的典型結(jié)構(gòu)和計(jì)算參數(shù);歸納分析了鐵路路基坡面的水力沖刷破壞類(lèi)型;明確了降雨是坡面沖刷的主要?jiǎng)恿σ蛩兀Y(jié)合鐵路路基斷面的形態(tài)和匯水過(guò)程特征，提出了以分鐘降雨量作為路基坡面沖刷分析的降雨特征參數(shù)。
　?。ǘ┓治隽藳_刷水流作用下，坡面上

3、無(wú)粘性均勻土顆粒的受力情況，根據(jù)顆粒受力平衡的極限狀態(tài)，分析土顆粒粒徑大小、坡面流深度、坡度等諸因素對(duì)路基坡面土顆粒沖刷起動(dòng)的影響，建立了無(wú)粘性均勻顆粒填料路基坡面沖刷水流速度與起動(dòng)粒徑的關(guān)系;根據(jù)填料滲透穩(wěn)定的骨架原理和粒子干涉理論，提出以顆粒級(jí)配d23作為沖刷起動(dòng)界限粒徑，判斷無(wú)粘性非均勻填料的沖刷穩(wěn)定性;分析了路基邊坡粘性土沖刷破壞的特征，給出了鐵路路基邊坡粘性土起動(dòng)粒徑與沖刷流速的關(guān)系。
　?。ㄈ┩茖?dǎo)了鐵路路基平整坡面流

4、速與降雨強(qiáng)度的關(guān)系;分析了無(wú)粘性均勻顆粒填料和粘性土填料的坡面，在無(wú)頂面匯水、單雙線路基頂面匯水三種沖刷條件下，坡面流速及起動(dòng)粒徑隨降雨強(qiáng)度的變化規(guī)律，得出了坡面沖刷起動(dòng)粒徑與降雨強(qiáng)度關(guān)系的回歸公式;分析了坡高及坡度對(duì)坡面流速的影響規(guī)律。
　　（四）建立了折曲坡面路基沖刷計(jì)算模型，分析了折曲坡面不同凹陷深度情況下，對(duì)于無(wú)粘性填料和粘性土填料的坡面，分別在無(wú)頂面匯水、單雙線路基頂面匯水三種沖刷條件下，坡面流速及起動(dòng)粒徑隨降雨強(qiáng)度的變

5、化規(guī)律，得出了折曲坡面沖刷起動(dòng)粒徑與降雨強(qiáng)度、凹陷深度關(guān)系的回歸公式。
　?。ㄎ澹┙⒘寺坊旅鏈喜蹧_刷計(jì)算模型，分析了沖刷溝槽不同分布間距情況下，對(duì)于無(wú)粘性填料和粘性土填料的坡面，分別在無(wú)頂面匯水、單雙線路基頂面匯水三種沖刷條件下，坡面流速及起動(dòng)粒徑隨降雨強(qiáng)度的變化規(guī)律，得出了溝槽坡面沖刷起動(dòng)粒徑與降雨強(qiáng)度、溝槽間距關(guān)系的回歸公式。
　?。┙⒘寺芳鐪喜蹧_刷量分析計(jì)算模型，分析了單雙線路基路肩沖刷溝槽不同分布和降雨條件