论文题目：新疆公路水毁试验与防治技术研究 ——以中巴公路盖孜河段为例
摘要：公路水毁灾害破坏性强,危害严重,随着全球变暖和人类活动加剧,公路水毁已成为近些年最主要公路病害类型之一,严重影响了交通运行安全和互联互通,阻碍了区域经济发展。针对新疆公路水毁复杂多变、影响因素众多等特征,以中巴公路盖孜河段为例,通过野外调查、模型试验和数值模拟等手段,分析公路水毁灾害特征和破坏形式,研究公路水毁的灾害成因、形成机理以及防治技术。主要研究成果如下:一、通过对中巴公路盖孜河段实地踏勘调研和水毁灾情统计分析,得出:（1）盖孜河段公路水毁工点段共计18处,峡谷段水毁工点段为6处,窄谷段水毁工点段为10处,宽谷段水毁工点段共计2处;（2）盖孜河段水毁灾害中挡墙水毁主要发生在峡谷段,丁坝水毁和护坦水毁主要发生在宽谷段,桥涵水毁和路基水毁发生在盖孜河全线;（3）当前盖孜河段水毁存在的问题为:防护结构基础埋置深度不足、单一防护结构设置不当和防护工程强度设计不足等。二、通过水槽试验对中巴公路盖孜河段水毁现象进行模拟分析,采用定床试验、动床试验、单一防护结构试验和组合防护结构试验相对照的方式,对水流冲刷特性和局部冲刷深度进行研究,主要得出以下结论:（1）试验中水流冲刷规律和冲刷现象与实地水毁特征相一致;（2）丁坝回流区长度约为70-80cm,丁坝群中坝间间距设置应不大于回流区长度,来达到较好的防护效果;（3）丁坝类防护结构冲刷位置多位于坝头基础,护墙类结构冲刷位置为水流顶冲处的护墙基础;（4）通过多元非线性回归拟合得到无量纲冲刷公式,包括:丁坝局部冲刷深度公式和护墙最大冲刷深度公式,两个冲刷公式较前人公式能更好适用于新疆河谷地区,经实地冲刷数据验证精度较好,可为新疆山区沿河公路水流冲刷防护提供参考。三、通过Fluent模拟水槽试验冲刷过程,模拟结果表明:（1）流速和动压力均表现为弯道凸岸大、凹岸小的现象;（2）凸岸剪应力最初大于凹岸,但在水流冲刷作用下,凸岸由于发生淤积作用剪应力逐渐变小,凹岸在剪应力作用下持续发生冲刷现象;（3）模拟中当丁坝与河岸夹角为60°、90°、135°和135°丁坝群时,模拟结果云图相类似;（4）模拟结果与水槽试验冲刷规律和实地水毁特征相吻合。四、对公路水毁破坏类型给出了详细防护对策,在公路防护新技术中提出了五种创新性防护结构,包括:（1）一种公路路肩墙侧翼基础防冲加固结构;（2）新型高路堤低河床防治结构;（3）新型圆弧矶头坝结构;（4）一种石笼墙与丁坝群组合的路基防冲加固结构;（5）一种用于外围基础防冲加固的新型丁坝防护结构。研究发现创新性防护结构在一定程度上具有较好的极端环境适用性和工程经济性,工程适用性强,可应用于后续实地水毁防治工程中。
关键词：公路水毁;中巴公路;盖孜河;水槽试验;冲刷公式;防治技术
学科专业：建筑与土木工程（专业学位）
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 公路水毁形成机理研究现状
1.2.2 公路水毁防治方法和技术研究现状
1.2.3 中巴公路水毁灾害研究现状
1.3 研究内容和技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
第二章 中巴公路盖孜河段自然地理环境
2.1 研究区概况
2.1.1 研究区气象条件
2.1.2 研究区水文条件
2.1.3 研究区地形地质条件
2.2 中巴公路盖孜河段地理环境
2.3 中巴公路盖孜河段水文调查与洪水分析
2.3.1 水文资料整理和水文调查
2.3.2 水文计算
2.4 本章小结
第三章 中巴公路盖孜河段水毁类型与成因分析
3.1 水毁类型与分布特征
3.1.1 公路水毁类型
3.1.2 公路水毁分布特征
3.2 水毁成因分析
3.2.1 水文气象因素
3.2.2 公路勘测设计因素
3.2.3 公路施工组织因素
3.3 水毁防护型式及存在的问题
3.3.1 水毁防治型式
3.3.2 现存的问题
3.4 本章小结
第四章 典型水毁防治工程冲刷试验
4.1 公路水毁水槽试验
4.1.1 试验背景
4.1.2 水槽试验的设计
4.1.3 试验方案
4.2 水槽试验现象
4.2.1 水槽试验水流冲刷现象
4.2.2 水槽试验冲刷最不利位置
4.3 试验结果及分析
4.3.1 水槽试验床沙冲刷深度变化规律
4.3.2 结构断面前后流速等值线分布
4.3.3 水槽试验床沙冲淤值
4.4 无量纲冲刷公式
4.4.1 丁坝局部冲刷深度公式
4.4.2 护墙最大冲刷深度公式
4.5 本章小结
第五章 公路水毁防治工程数值模拟
5.1 前言
5.2 理论模型
5.2.1 软件模型简介
5.2.2 边界条件
5.3 弯道水流冲刷现象数值模拟
5.3.1 弯道水流流场数值模拟
5.3.2 弯道凹岸丁坝防护数值模拟
5.3.3 数值模拟和水槽试验、实地水毁现象对比分析
5.4 本章小结
第六章 公路水毁防护对策与防治新技术
6.1 公路水毁防护对策
6.2 防治新技术
6.2.1 新型防治结构试验模型
6.2.2 新型防治结构试验性能比较
6.3 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 进一步研究建议
参考文献
致谢