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，我國鐵路由于水災(zāi)平均每年斷道159次之多，平均每年中斷行車2000多小時，對國民經(jīng)濟、旅客的生命財產(chǎn)及日常生活造成了重大影響。據(jù)統(tǒng)計其中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)鍵問題。對于沖刷問題，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，而且一般針對較大的區(qū)域，對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象，考慮路基結(jié)構(gòu)、填料及降雨和匯水特征

2、，運用土力學(xué)、水力學(xué)和泥沙運動力學(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)和計算參數(shù);歸納分析了鐵路路基坡面的水力沖刷破壞類型;明確了降雨是坡面沖刷的主要動力因素，結(jié)合鐵路路基斷面的形態(tài)和匯水過程特征，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、坡度等諸因素對路基坡面土顆粒沖刷起動的影響，建立了無粘性均勻顆粒填料路基坡面沖刷水流速度與起動粒徑的關(guān)系;根據(jù)填料滲透穩(wěn)定的骨架原理和粒子干涉理論，提出以顆粒級配d23作為沖刷起動界限粒徑，判斷無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粒徑與沖刷流速的關(guān)系。
　　（三）推導(dǎo)了鐵路路基平整坡面流

4、速與降雨強度的關(guān)系;分析了無粘性均勻顆粒填料和粘性土填料的坡面，在無頂面匯水、單雙線路基頂面匯水三種沖刷條件下，坡面流速及起動粒徑隨降雨強度的變化規(guī)律，得出了坡面沖刷起動粒徑與降雨強度關(guān)系的回歸公式;分析了坡高及坡度對坡面流速的影響規(guī)律。
　?。ㄋ模┙⒘苏矍旅媛坊鶝_刷計算模型，分析了折曲坡面不同凹陷深度情況下，對于無粘性填料和粘性土填料的坡面，分別在無頂面匯水、單雙線路基頂面匯水三種沖刷條件下，坡面流速及起動粒徑隨降雨強度的變

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