谈谈冲刷铁路路基边坡降雨冲刷行为与规律

论文导读：
摘要：近30年来，我国铁路由于水灾平均每年断道159次之多，平均每年中断行车2000多小时，对国民经济、旅客的生命财产及日常生活造成了重大影响。据统计其中80%的水害是路基的水力冲刷造成的，路基的水力冲刷探讨成为关键不足。对于冲刷不足，目前的探讨大多是以水土保持角度出发，在降雨特点、土壤性质、侵蚀方式等方面探讨较多，而且一般针对较大的区域，对于铁路路基的冲刷规律尚缺乏系统的论述探讨。本论文以铁路路基为探讨对象，考虑路基结构、填料及降雨和汇水特点，运用土力学、水力学和泥沙运动力学原理，系统浅析了铁路路基坡面水力冲刷的基本规律。主要内容有：（一）系统浅析了目前不同等级铁路路基的坡高、坡率、路基顶面宽度等结构特点，确定了路基坡面冲刷浅析的典型结构和计算参数；归纳浅析了铁路路基坡面的水力冲刷破坏类型；明确了降雨是坡面冲刷的主要动力因素，结合铁路路基断面的形态和汇水历程特点，提出了以分钟降雨量作为路基坡面冲刷浅析的降雨特点参数。（二）浅析了冲刷水流作用下，坡面上无粘性均匀土颗粒的受力情况，根据颗粒受力平衡的极限状态，浅析土颗粒粒径大小、坡面流深度、坡度等诸因素对路基坡面土颗粒冲刷起动的影响，建立了无粘性均匀颗粒填料路基坡面冲刷水流速度与起动粒径的联系；根据填料渗透稳定的骨架原理和粒子干涉论述，提出以颗粒级配d23作为冲刷起动界限粒径，判断无粘性非均匀填料的冲刷稳定性；浅析了路基边坡粘性土冲刷破坏的特点，给出了铁路路基边坡粘性土起动粒径与冲刷流速的联系。（三）推导了铁路路基平整坡面流速与降雨强度的联系；浅析了无粘性均匀颗粒填料和粘性土填料的坡面，在无顶面汇水、单双线路基顶面汇水三种冲刷条件下，坡面流速及起动粒径随降雨强度的变化规律，得出了坡面冲刷起动粒径与降雨强度联系的回归公式；浅析了坡高及坡度对坡面流速的影响规律。（四）建立了折曲坡面路基冲刷计算模型，浅析了折曲坡面不同凹陷深度情况下，对于无粘性填料和粘性土填料的坡面，分别在无顶面汇水、单双线路基顶面汇水三种冲刷条件下，坡面流速及起动粒径随降雨强度的变化规律，得出了折曲坡面冲刷起动粒径与降雨强度、凹陷深度联系的回归公式。（五）建立了路基坡面沟槽冲刷计算模型，浅析了冲刷沟槽不同分布间距情况下，对于无粘性填料和粘性土填料的坡面，分别在无顶面汇水、单双线路基顶面汇水三种冲刷条件下，坡面流速及起动粒径随降雨强度的变化规律，得出了沟槽坡面冲刷起动粒径与降雨强度、沟槽间距联系的回归公式。（六）建立了路肩沟槽冲刷量浅析计算模型，浅析了单双线路基路肩冲刷沟槽不同分布和降雨条件下，细砂、中砂及粗砂三种不同填料的路肩冲刷破坏时间，得出了路肩冲刷破坏时间和降雨强度、沟槽分布间距联系的回归公式。关键词：坡面冲刷论文降雨量论文坡面流速论文起动粒径论文折曲坡面论文沟槽坡面论文冲刷量论文
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Abstract5-8
目录8-11
第1章 绪论11-23

1.1 探讨背景和作用11-12

1.2 国内外探讨近况12-21

1.2.1 土壤水力侵蚀历程探讨12-16

1.2.2 渗透侵蚀探讨进展16-17

1.2.3 道路侵蚀探讨进展17-21

1.3 主要探讨内容21

1.4 技术路线21-23

第2章 铁路路基结构特点及冲刷影响因素浅析23-34

2.1 铁路路基结构类型23-26

2.

1.1 铁路路基的排水方式24

2.

1.2 路基面宽度24-25

2.

1.3 边坡高度与坡率25-26

2.

1.4 路基坡面的平整与折曲26

2.2 铁路路基填料特点26-29

2.1 铁路路基填料类别26-27

2.2 路基填料的抗冲刷性能27-29

2．3 降雨影响29-31

2.3.1 铁路路基坡面汇水与降雨时长29-30

2.3.2 降雨等级及分钟降雨量30-31

2.4 铁路路基坡面冲刷类型31-33

2.4.1 面蚀31-32

2.4.2 沟蚀32-33

2.4.3 冲刷性坍塌33

2.4.4 铁路路基坡面冲刷方式33

2.5 小结33-34

第3章 铁路路基坡面水流冲刷的颗粒起动34-51

3.1 坡面土颗粒的受力浅析34-37

3.

1.1 颗粒的浮重力论文导读：

35 3.

1.2 拖曳力和上举力35-36

3.

1.3 颗粒粘结力36

3.

1.4 粒间离散力36

3.

1.5 渗透压力36-37

3.2 无粘性均匀填料颗粒冲刷起动37-45
3.

2.1 平面上颗粒起动的临界条件37-39

3.

2.2 坡面土颗粒起动的水流拖曳力39-41

3.

2.3 颗粒起动的冲刷流速41-45

3.3 无粘性非均匀填料颗粒冲刷起动的界限粒径45-47

3.1 颗粒的冲刷起动特性45-46

3.2 颗粒冲刷起动的界限粒径46-47

3.4 粘性土填料路堤边坡的冲刷47-50

3.4.1 粘性土的冲刷起动48-49

3.4.2 起动粒径与水流速度的联系49-50

3.5 小结50-51

第4章 路基平整坡面的冲刷浅析51-65

4.1 坡面流速与降雨强度的联系51-54

4.

1.1 无顶面汇水的坡面流速51-53

4.

1.2 顶面汇水的坡面流速53-54

4.2 无粘性均匀颗粒的冲刷浅析54-61
4.

2.1 无顶面汇水的坡面冲刷54-58

4.

2.2 顶面汇水的坡面冲刷58-61

4.3 粘土颗粒的冲刷浅析61-63
4.

3.1 坡面流速浅析62

4.

3.2 起动粒径浅析62-63

4.5 小结63-65
第5章 路基折曲坡面的冲刷浅析65-102

5.1 折曲坡面冲刷流速的计算模型65-68

5.

1.1 坡面形态假定65

5.

1.2 坡面的受雨面积65-66

5.

1.3 坡面的冲刷流量66-67

5.

1.4 坡面流速与降雨强度67-68

5.2 无粘性均匀颗粒坡面的冲刷浅析68-84
5.

2.1 无顶面汇水的坡面冲刷68-73

5.

2.2 单线路基顶面汇水的坡面冲刷73-79

5.

2.3 双线路基顶面汇水的坡面冲刷79-84

5.3 粘土颗粒的坡面冲刷84-100
5.

3.1 无顶面汇水的坡面冲刷84-90

5.

3.2 单线路基顶面汇水的坡面冲刷90-95

5.

3.3 双线路基顶面汇水的坡面冲刷95-100

5.4 小结100-102
第6章 路基沟槽坡面的冲刷浅析102-128

6.1 路基坡面的沟槽冲刷特点102-103

6.

1.1 冲刷沟槽形态102-103

6.

1.2 冲刷沟槽规模103

6.

1.3 冲刷沟槽分布规律103

6.2 沟槽流速浅析103-106
6.

2.0 沟槽的流量103-104

6.

2.1 无路基顶面汇水的沟槽流速104-105

6.

2.2 路基顶面汇水的沟槽流速105-106

6.3 无粘性均匀颗粒的坡面冲刷106-117
6.

3.1 无顶面汇水的坡面冲刷106-110

6.

3.2 单线路基顶面汇水的坡面冲刷110-114

6.

3.3 双线路基顶面汇水的坡面冲刷114-117

6.4 粘性土颗粒的坡面冲刷117-126
6.

4.1 无顶面汇水的坡面冲刷117-120

6.

4.2 单线路基顶面汇水的坡面冲刷120-123

6.

4.3 双线路基顶面汇水的坡面冲刷123-126

6.5 小结126-128
第7章 路肩沟槽冲刷的冲刷量浅析128-162

7.1 路肩沟槽冲刷量计算模型128-129

7.

1.1 沟槽冲刷形态128

7.

1.2 冲刷量计算策略128-129

7.2 路肩沟槽的冲刷浅析129-135
7.

2.1 路肩沟槽流速130-131

7.

2.2 单线路基路肩沟槽冲刷131-133

7.

2.3 双线路基路肩沟槽冲刷133-135

7.3 路肩沟槽冲刷量计算135-160
7.

3.1 单线路基路肩沟槽冲刷135-146

7.

3.2 双线路基路肩沟槽冲刷146-160

7.4 小结160-162
第8章 结论及倡议162-166
8.1 论文主要结论及革新点162-164
8.

1.1 主要结论162-164

8.

1.2 革新点164

8.2 进一步探讨讨论和倡议164-166
参考文献166-171
致谢171-172
攻读博士学位期间发表的论文与工作情况172

一、攻读博士学位期间发表的学位论文172

二、攻读博士学位期间参与的科研与生产项目172