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原文传递喀喇昆仑公路沿河路基的冲刷特性与稳定性评价

论文题名：	喀喇昆仑公路沿河路基的冲刷特性与稳定性评价
关键词：	沿河公路路基;冲刷特性;水力特性;稳定性分析
摘要：	中巴国际喀喇昆仑公路是连接中国和巴基斯坦的唯一陆路路线。喀喇昆仑公路自然地质环境较差，公路结构受沿线河流冲刷和侵蚀作用明显，导致多处路基堤岸出现掏蚀垮塌，水毁灾害频发，危及道路行车安全。因此，探明弯道河流对沿河路基的冲刷作用机理和影响因素，分析河流冲刷对路基边坡稳定性的影响，对喀喇昆仑公路的水毁防治技术措施的选择具有理论价值和工程实践意义。本文对喀喇昆仑公路典型路段水毁灾害现状和修复效果开展实地调研，分析河流冲刷侵蚀的类型及成因，采用数值模拟分析弯道河流的水流结构与河床冲淤特征，研究弯道河流的流速、水深、弯道转角和堤岸坡度变化对河床冲淤变形的影响；采用数值模拟研究考虑河床冲刷诱发的沿河公路路基边坡稳定性变化规律。主要研究成果如下：　　（1）喀喇昆仑公路沿线水毁灾害主要包括泥石流、河流冲刷和侵蚀、滑坡、路基沉降和坍塌等，其中54％属于河流冲刷和侵蚀。河流冲刷包括河流弯道冲刷、河道压缩冲刷、坡面水流冲刷和桥梁冲刷等类型。公路水毁灾害的主要自然原因是夏季冰川融水和局部强降雨增大诱发的泥石流堵塞河流导致水位上涨，增加河流流速，加剧对路基的冲刷。　　（2）弯道水流进入弯道后会先偏向凸岸，出弯后流向凹岸底部，在横断面上会形成横向环流。弯道河道的河床变形可分为凸岸弯道冲刷区、凹岸弯道淤积区、凹岸弯道下游冲刷区以及凸岸弯道下游淤积区四个区域。弯道下游凹岸处的冲刷坑主要与出弯河流对凹岸的顶冲作用有关，弯道顶部靠近凸岸的冲刷坑主要与弯道横向环流有关。河流的初始流速直接影响到弯道河道的最大相对冲刷深度与河床相对冲淤变形的程度；河流的初始水深是影响最大相对冲刷深度与特征点相对位置的次要因素；河流弯道转角会影响凸岸弯道冲刷坑的相对位置。　　（3）当河流流速增加时，凹岸的最大相对冲刷深度由-0.415增加到-1.835，河床最大相对冲刷深度出现在凹岸弯道下游的冲刷坑，冲刷坑位置距离弯道出口先增大后减小，纵向相对位置最大为2.95。当河流水深增加时，凹岸最大相对冲刷深度由-0.218增加到-0.734，河床最大冲刷坑出现在凹岸弯道出口至下游0.45倍河宽范围内，横断面上河道河床最大横比降由0.056增加到0.218。当弯道转角增加时，弯道凸岸的冲刷程度逐渐强于凹岸，河床最大冲刷深度出现在凸岸弯道顶部区域的冲刷坑。当堤岸坡度逐渐增加至垂直堤岸时，河床最大相对冲刷深度和特征点的纵向相对位置几乎不发生改变，河道横断面最大横比降先增大后减小。　　（4）路堤边坡的稳定性安全系数随着弯道水流冲刷作用的加大会逐渐降低，降低幅度随水位增高而加快；河流冲刷作用对路基堤岸边坡稳定性的影响比由河流水位上升引起的静水压力和渗流作用的影响要大。建议对弯道河道的弯道顶部至下游4倍河流宽度距离范围内的凹岸以及弯道入口至弯道顶部的凸岸采取防冲刷措施以提高路堤边坡稳定性；弯道河道旁公路沿河路基设置埋深超过0.5倍堤岸高度的挡墙与护坦结构配合使用；对于河道弯道转角超过90°的公路区域，主要加固区应为弯道部分至下游2倍河流宽度距离范围内的河道两岸。
作者：	彭之晟
专业：	岩土工程
导师：	章定文
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2022