风积沙地区高速公路水毁成因及坡面冲刷机理研究

发布时间：2020-08-31 18:30

　　针对风积沙地区高速公路水毁这一问题,对榆佳高速公路的路基、桥梁、涵洞及其附属构造物的水毁情况进行了全面调查,同时也对榆佳高速公路水毁相关资料进行了大量的分析整理工作,总结了风积沙地区高速公路水毁的原因,并对水毁现场取样的风积沙进行了相关工程特性试验,确定了风积沙的相关参数。随后对风积沙坡面的起动与冲刷问题进行了理论分析,并结合国内外现有研究成果建立了风积沙坡面的起动流速公式与冲刷强度公式。最后进行了风积沙坡面的冲刷试验,对风积沙坡面的起动流速公式及冲刷强度公式进行了验证,为风积沙地区公路水毁治理提供了一定的参考依据。本文主要研究工作及成果如下:(1)通过对榆佳高速公路水毁工程的全面调研,总结出了风积沙地区的水毁绝大部分是由于汛期强降雨下,路面汇集的雨水经排水沟渠排出后形成的集中水流直接接触未经防护的风积沙坡面导致,涉及到风积沙坡面在水流作用下的起动及冲刷强度问题。(2)通过试验对水毁现场取样的风积沙的粒径组成、矿物组成、表面微结构特征、密度以及击实特性进行了分析,确定了风积沙的相关参数。(3)从统计学的角度,对坡面上风积沙的起动判别标准进行了探讨,得出了可以根据单位面积坡面上风积沙的起动数目来确定风积沙起动的判别标准;对风积沙在水流中的运动过程进行了受力分析,建立了坡面上风积沙的起动拖曳力公式;基于风积沙坡面的流速场与剪力场之间存在的关系,再结合岗恰洛夫经验公式,建立了坡面上风积沙起动流速公式;从能量平衡的角度来探讨风积沙坡面的冲刷强度,结合已有的研究成果建立了风积沙坡面的冲刷强度计算公式。(4)进行了风积沙坡面冲刷试验研究,对建立的风积沙起动流速公式以及冲刷强度公式进行了验证,经过试验数据的分析处理,验证了本文建立的风积沙起动流速公式与冲刷强度公式的准确性与可行性。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U418.54
【部分图文】：

中国沙漠,戈壁

第一章绪论第一章绪论背景和意义积沙区域分布广袤，根据林业部全国沙漠化普查结果显示，沙漠化约 173 万平方公里，占据了我国国土总面积的 17.85%。根据中国科与工程研究所最新发布的中国沙漠戈壁分布图，可发现我国的沙漠黑龙江、甘肃、宁夏、陕西、新疆、内蒙、青海、吉林以及辽宁等九高原区、西北干旱区以及东部季风区三大自然地理区。由于沙漠地陆的深处，水资源较为缺乏，从而也导致了土地植被覆盖率低、人闭塞等问题，这也注定了公路交通将成为风积沙地区中的主要运输

沙漠,梁峁顶,黄土梁,沟壑

图 2.1 沙漠滩地地貌2 黄土梁峁沟壑地貌如图 2.2，该地貌分布于线路起点 K3+300 以前，大壕沟、佳芦河以南及线路K38+100 以后地区，属黄土丘陵地形。梁峁顶面宽大且平缓，其长度一般可延伸至1000m 以上，部分梁峁顶面甚至可达 2000m。梁峁局部呈峁状起伏，梁边呈现“V”型冲沟发育，且沟谷狭窄，深度一般为5~70m，沟坡上部平缓，下部陡峭，角度为30°~60局部为直立状态。梁顶与谷底的相对高差为 50～200m。此外，黄土梁峁沟壑斜坡地带常见有落水洞、盲沟、陷穴等黄土溶蚀特有地形。

地貌图,黄土梁,沟壑,地貌

【参考文献】