國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)
近年來隨著國(guó)家中西部建設(shè)、山區(qū)扶貧等工作的開展，修建了大量的山區(qū)公路，為山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高做出了巨大的貢獻(xiàn)。山區(qū)公路建設(shè)過程中，受地形地質(zhì)條件的制約，公路常常沿河走線。然而，受山區(qū)河道水位暴漲暴落誘發(fā)的非穩(wěn)定滲流場(chǎng)與急流沖刷等影響，沿河路基常出現(xiàn)嚴(yán)重破壞，造成交通中斷，甚至導(dǎo)致極大生命財(cái)產(chǎn)損失，見圖1。因此，研究水位漲落和急流淘刷聯(lián)合作用下山區(qū)沿河路基的破壞機(jī)理，分析其破壞模式與變形失穩(wěn)特征，可為山區(qū)沿河公路工程安全運(yùn)營(yíng)及防災(zāi)減災(zāi)提供借鑒和參考。
 
a） b）
圖1 山區(qū)沿河路基破壞圖
1 山區(qū)公路沿河路基病害研究
劉春煥[1]（2010）針對(duì)山區(qū)沿河公路水毀災(zāi)害，廣泛搜集國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料，并進(jìn)行分析歸納，得出沿河公路水毀類型和水毀形態(tài)特征，系統(tǒng)分析水毀災(zāi)害的影響因素，提出了沿河公路水毀的識(shí)別原則與內(nèi)容。
王昱[2]（2010）發(fā)現(xiàn)彎道橫比降、彎道環(huán)流、沖刷深度三個(gè)因素是彎道處公路路基破壞的河流侵蝕原因，表明泥石流固相石塊的切割作用與液相漿體磨蝕淘刷作用是泥石流侵蝕公路路基的兩大因素，也是泥石流作用下山區(qū)沿河公路路基損毀的主要原因。
張麒蟄[3]（2010）綜合考慮了山區(qū)沿河路基受沖刷邊坡幾何形態(tài)變化、河道水位及地下水位對(duì)公路路基穩(wěn)定性的影響情況，建立了沿河路基沖刷崩塌理論模式，并通過對(duì)工程實(shí)例進(jìn)行計(jì)算分析，探討了各因素對(duì)沿河路基邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律，提出了沿河路基邊坡穩(wěn)定性的判定方法，可作為沿河路基設(shè)計(jì)與施工的有益參考。
鐘杰[4]（2011）針對(duì)山區(qū)公路路基侵占河道的特殊情況，提出了路基束窄河段水流計(jì)算的一維數(shù)學(xué)模型，分析了束窄河段臨河路基邊坡失穩(wěn)原因和穩(wěn)定性計(jì)算方法，在此基礎(chǔ)上提出了路基侵占河道的臨界束窄度計(jì)算方法。
陳遠(yuǎn)川[5]（2012）以山區(qū)沿河公路水毀風(fēng)險(xiǎn)為研究對(duì)象，研究提出了公路水毀風(fēng)險(xiǎn)的耦合對(duì)抗形成機(jī)制，建立了小流域山洪對(duì)溝口段公路的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法；構(gòu)建了山區(qū)沿河公路崩滑災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法。在山區(qū)沿河公路水毀風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐值幕A(chǔ)上，對(duì)山區(qū)沿河公路線形評(píng)價(jià)單元在潛在多災(zāi)種作用下的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)給出了危險(xiǎn)度計(jì)算方法。
陳遠(yuǎn)川等[6]（2012）從流固耦合動(dòng)力學(xué)的角度，論述了山區(qū)沿河公路路基洪水毀損的機(jī)理，認(rèn)為山區(qū)沿河公路路基洪水毀損屬于一種被動(dòng)洪水毀損過程，山區(qū)沿河公路路基抗沖蝕能力是該過程的關(guān)鍵控制因素。
曲艷芬[7]（2013）將結(jié)合不同水毀類型的形成因素，對(duì)路基巖土在水毀機(jī)制作用下的影響因素進(jìn)行分析，并從積極探索水毀公路的防治措施上來提升山區(qū)沿河公路的抗水毀能力，從而提高山區(qū)沿河公路的養(yǎng)護(hù)水平和質(zhì)量。
唐蘭[8]（2014）以路基缺口為研究對(duì)象，研究了路基有護(hù)坡無面板，受山洪及泥石流作用下路基缺口的力學(xué)形成機(jī)制。為路基缺口的形成部位，發(fā)展過程，雨期缺口的形成時(shí)間起到了指導(dǎo)作用。
李小明[9]（2016）針對(duì)沿河公路水毀斷道應(yīng)急修復(fù)這一重大社會(huì)公益性科技問題，采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查觀測(cè)和結(jié)構(gòu)工程學(xué)等研究手段方法，提出“路基缺口組合式橋梁”、“路基沖失段錨拉框架結(jié)構(gòu)”和“鋼筋混凝土路面板懸空段應(yīng)急搶修技術(shù)”三種沿河公路水毀斷道災(zāi)害的應(yīng)急修復(fù)技術(shù)。
梅坤[10]（2017）從山區(qū)公路路基病害種類著手，分析路基病害原因，并探索其防治措施，延長(zhǎng)山區(qū)公路的使用時(shí)間，提升其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
綜上所述，路基破壞研究一直是公路工程領(lǐng)域熱點(diǎn)研究問題，相關(guān)研究主要集中在路基破壞類型、影響因素、判斷方法及防治措施等方面。
2 沿河路基破壞機(jī)理研究
賈建彬[11]（2008）在用常規(guī)條分法分析的基礎(chǔ)上，采用有限元方法分析交通荷載、水位升降變化、土工格柵剛度和布設(shè)方式對(duì)浸水路基穩(wěn)定性的影響。
沈水進(jìn)[12]（2012）全面深入地開展公路水毀機(jī)理與決策系統(tǒng)研究，進(jìn)行暴雨型公路水毀的規(guī)律與成災(zāi)機(jī)理分析，深入分析和探討降雨作用下公路路基邊坡水毀機(jī)制，為正確判斷公路水毀災(zāi)害的成災(zāi)可能性和合理施加預(yù)防性防護(hù)措施提供科學(xué)的決策依據(jù)。
陳遠(yuǎn)川等[13]（2013）根據(jù)路基缺口水毀的宏觀表象和失穩(wěn)力學(xué)模式，將沿河路基缺口類型概化為滑動(dòng)失穩(wěn)型、傾倒失穩(wěn)型和墜落失穩(wěn)型3類，進(jìn)一步將3類路基缺口的形成機(jī)制分別概括為水動(dòng)力荷載作用下路基結(jié)構(gòu)的壓剪斷裂、拉裂傾倒和拉剪斷裂導(dǎo)致的突發(fā)性動(dòng)力失穩(wěn)機(jī)制。
徐東偉[14]（2013）對(duì)沿河路基沖刷機(jī)理及常用防護(hù)措施進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)凹岸沖刷提出擋土墻配合石籠的防護(hù)措施。
高翔等[15]（2013）介紹了高速公路浸水路基的特點(diǎn)、類型、穩(wěn)定性驗(yàn)算、填筑及其基底、邊坡的防護(hù)，簡(jiǎn)要分析了在水的作用下浸水路地穩(wěn)定性所受的影響，給出了滲透動(dòng)水壓力的計(jì)算及邊坡穩(wěn)定性的驗(yàn)算過程。
劉露[16]（2014）以會(huì)展大道沿河黃土路基邊坡為研究對(duì)象，研究指出：造成會(huì)展大道邊坡失穩(wěn)最主要的力學(xué)機(jī)制是坡前水位變化過程邊坡內(nèi)外的孔隙水壓力差。邊坡的穩(wěn)定性在坡前水位降速和下降比提高的過程中減小；安全系數(shù)的變化率隨邊坡填筑材料滲透系數(shù)的減小而增大；考慮基質(zhì)吸力可以提高邊坡的穩(wěn)定性；考慮黃土表面垂直裂縫，水流沿裂縫快速入滲會(huì)加速不穩(wěn)定滲流場(chǎng)的形成。
陳洪凱等[17]（2015）基于非飽和土體吸水滲透理論和簡(jiǎn)化路基模型，運(yùn)用瑞典圓弧法建立了路基動(dòng)態(tài)穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算式。實(shí)例分析表明，當(dāng)土質(zhì)路基受到河水滲透-浸泡耦合作用時(shí)，路基整體穩(wěn)定性隨時(shí)間逐漸降低，并可能發(fā)生沉陷破壞。研究成果對(duì)于提升路基沉陷水毀機(jī)制認(rèn)識(shí)水平有積極意義。
梁丹[18]（2016）從水力學(xué)角度出發(fā)分析得到水流的啟動(dòng)切應(yīng)力是沿河路基沖失水毀的動(dòng)力來源，再?gòu)牧ζ胶庠沓霭l(fā)，分析沖失臨空面上部土體在自重作用下的破壞機(jī)制。根據(jù)實(shí)際工程算例對(duì)方法進(jìn)行驗(yàn)證，計(jì)算結(jié)果表明，預(yù)測(cè)結(jié)果比較符合實(shí)情。
丹增平措等[19]（2017年）以西藏昌都地區(qū)沿河公路為研究對(duì)象，基于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，將水毀的破壞形式歸納成幾種常見的類型：路基防護(hù)工程損毀、路基局部沉陷、路基整體塌陷及路基邊坡坍塌，并對(duì)其破壞機(jī)理進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)不同病害形式提出了具體的搶修措施。
綜上所述，沿河路基破壞機(jī)理研究方面已取得了不少研究成果，但當(dāng)前大多從降雨入滲、水位漲落或沖刷等單一角度來進(jìn)行研究，沒能很好反映水位漲落和急流淘刷聯(lián)合作用下山區(qū)沿河路基破壞機(jī)理，不利于山區(qū)沿河公路安全運(yùn)營(yíng)和防災(zāi)減災(zāi)。
因此，本項(xiàng)目擬采用物理模型、數(shù)值模擬以及實(shí)地調(diào)研等多種方式，系統(tǒng)研究不同水位漲落速率、水流流速以及沖刷歷時(shí)下沿河路基破壞過程，分析其破壞模式和變形破壞特征，進(jìn)而揭示水位漲落和急流淘刷聯(lián)合作用下路堤破壞機(jī)理，為預(yù)防山區(qū)沿河公路工程破壞和除險(xiǎn)加固提供借鑒和參考。
參考文獻(xiàn)
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