山区公路路基的滑坡运动模式的研究
2014-05-30汤李斌
汤李斌
摘要:随着我国现代经济的发展,公路在整个国民运输中所占得地位也越来越显著,它在这个运输体系中起到了举足轻重的作用。但由于公路的修建是在地壳表面的带状物体,其路线也穿越了许多个不同的单元,有些甚至必须要穿过一些地质环境差的单元,这就可能会受到自然灾害的影响。而我国是地质灾害频发的国家,这些地址灾害轻则影响人们的道路出行,重则影响道路损坏,给国民生产带来了不利的影响。所以正确认识公路路基及对其灾害的控制,是避免灾害的前提。该文依据某路段的调查为例,研究其灾害的形成和滑坡理论,从而对公路路基进行深入的研究,为以后对此的研究提供了理论依据。
关键词:公路;自然灾害;滑坡;公路路基
中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2014)09-2119-02
公路交通运输是我国国民经济发展的命脉,是物品流通的必要环节,是现代化建设的重要组成部分。由于在公路交通运输体系中,其承载量具有小,快,灵活的特点,且在项目建设中投资较少,周期较短,分布在城市或者农村的各个环节中。为国家的建设发挥了重要的作用。在经济发达的国家,其公路建设以及其承载量已经成为其现代化和社会发展的重要指标之一。但是,我国处于自然灾害相对较频繁的国家,从1991年到2010年,在这二十年中,由于地址灾害造成的人员伤亡已达到1300余人,累计经济损失达到70亿人民币。我国目前处于经济发展的高速时期,这些地址灾害对人类的生命财产安全造成了极大的威胁,地址灾害的预防和整治对目前来说,依然是一个严峻的问题。国内外对地质灾害的研究也是经过了一个漫长的时期,其研究的过程也是从以前的粗略化,定型化逐渐向数字化,定量化发展。相当于国外而言,我国对地质灾害的研究起步较晚,目前还处于一个探索阶段,各种评价体系还不完善。
在各种自然灾害中,由于路基的滑坡造成的自然灾害是最严重的,为了避免滑坡对人们的生命财产安全带来的损害,提出一种预测预报系统就显得至关重要了。该文对滑坡的坡地地形因素以及滑坡的自身形态以及特性进行综合考虑,对获取到的实验数据进行离散元数据模拟,从而达到滑坡运动的距离预测问题,工程运用和理论分析相结合。
1 运动机理分析
在研究滑坡运动的运动机理之前,要首先研究其滑坡运动的分类,通常被分为三类。第一类:高速远程滑坡,第二类滑坡泥流,第三类,错落式滑坡。
1.1 高速远程滑坡
高速远程滑坡具有很强的破坏性。它具有速度高,滑坡距离远的特点,也是目前国内外的专家和学者研究的重点。其滑坡的要素关系如图1所示。
在图1中H表示坡重心落差;h—黄土滑坡高差;m—滑坡后壁到斜坡陡壁的距离;D-滑坡体平均厚度;I—滑坡滑距。在分布范围上,高速远程滑坡的分布大致在黄土高原西部一带。
1.2 滑坡泥流
滑坡泥流通常只发生在特定的场合,通常不常见。其坡度陡,上宽下窄,通道窄深。上端通常陡壁环绕可彩成一巨大的储水盆构造,当雨水或灌溉积聚在这里时,陡壁坡脚处土层浸水饱和软化,强度降低而迅速下滑。这种滑坡泥流对附近的居民造成的伤害也是巨大的,其破坏程度取决于整个话题的大小和不饱和的程度,以及形状。
1.3 错落式滑坡
错落式滑坡通常发生在有大量土层分布的高地上,在黄土和基岩之间有2m左右的沙砾层分布。其整个剖面图如图2所示。
其运动机理可以用“高速”和“远程”来进行概述。主要的原因归结于加速效应,即剪切力加速效应和地震的加速效应。
2 实验参数选取
本次试验以0.02mm/min的剪切速度进行排水反复直接的接剪切来进行实验,计算公式为:
3 数据分析
从上述得到的数据关系曲线,我们可以得出最后剪应力的稳定值为残余强度1.92kp,直线的倾角为残余内摩擦角11.4通过数值模拟得到剪切应力在1.83kp。内摩擦角为12.7,其在误差控制的范围内,所以数据真实可靠,值得参考。
4 结束语
本文以公路路基的滑坡为运动模型,根据滑坡的运动机理,把滑坡分为了三大部分,并且通过离散元分析得到剪切力和内摩擦角数值,其数值模拟得到的数据和理论分析计算得到的数据的误差在可控范围内,从而达到对滑坡进行预测目的。
参考文献:
[1] 黄润秋,许强,陶连金,等.地质灾害过程模拟和过程控制研究[M].北京:科学出版社,2002.
[2] 孙怀军,张永波.滑坡预测预报的现状和发展趋势[J].太原理工大学学报,2001,32(6):636-639.
[3] 郑孝玉.滑坡预报研究方法综述[J].世界地质,2000,19(4):370-374.
[4] 殷坤龙,姜清辉,汪洋.滑坡运动过程仿真分析[J].地球科学,2002,27(5):632-635.
[5] 汪洋,殷坤龙.新滩滑坡稳定性的有限元分析[J].安全与环境工程,2002,9(1):4.
[6] 安关峰,殷坤龙,唐辉明.黄土坡滑坡的离散元研究[J].地球科学,2002,27(4):464-466.
[7] 王泳嘉,邢纪波.离散单元法及其在岩土力学中的应用[M].沈阳:东北大学出版社,1991.