刘丽，等：弯道流速与路基冲刷深度关系研究
弯道流速与路基冲刷深度关系研究
刘丽12，陈洪凯'
（1．重庆交通大学岩土工程研究所，重庆400074；2.重庆交通大学应用技术学院，重庆
400074）
·1
摘要：依托新疆315国道路基水毁防护工程试验研究，测定冲剧深度与流速的关系，揭示了弯近水流流速与冲刷深度是一一对应的关系，利用加权法获得需道垂线平均流速沿情向的分布关系。在工程实际中，得知各点的垂线平均流速及某特征点的冲剧深度，即可求出各对应点的冲剧深度，从而得知断面输沙量，这为计算断面冲别和输沙量找到一种新而有效的计算方法。
关键调：垂线平均流速；加权方法；断面输沙量
中图分类号：U416.1
0引言
文献标志码：A
我国山区公路由于地形限制，不少路段与河道并
行，一面榜山，一面临河，顺河谷一侧修筑半填半挖的路基，或在山区河流的开阔河谷地段沿河堤修筑路基，使路基的一侧成为山区河流的河岸。由于河道弯曲，在河流的弯道中，因环流的存在导致凹岸冲刷、凸岸淤积，沿河湾凹岸的公路路基边坡和坡脚受到水蔬的制，有可能将措河路基边坡坡脚海空造成路基势竭，带来水毁损害，严重影响行车安全。为提高沿河路基的抗水毁能力，保障行车安全，研究弯道水流对路基的冲刷机理非常必要，对此，国内外学者进行了广泛研究。但目前对于弯道冲刷的机理还不十分清楚，计算冲刷深度的公式绝大多数是经验性的。Van Bende-gom通过假设作用于泥沙粒体的横向摩擦力等于作用于泥沙粒体的横向重力，得出河床高度沿横向变化的差分方程；毛佩郁等"通过对多个弯道水流的分析，在其顺直河道冲深公式的基础上引人环流加强案动、助长冲刷的概念，得到弯道最大冲深的计算公式；张良然3通过某河流弯道的算例进行分析，推荐了比较客观反映冲刷实际情况的公式。依据前人研究成果，通过新疆315国道花崖一且末段路基水毁模型试验研究，测定弯道断面某点的秉线平均流速与冲刷深度的关系，推得整个断面沿横向的垂线平均流速分布。经验证逆过程也同样成立，这为工程中计算断面输沙量及冲刷深度提供有效的计算方法，也为对沿河公路路基水毁机理的认识和相关防护措施的制定提
供理论分析的基础。收稿日期：2009-09-04
基金项目：国家自然科学基金（50678182)；教育部高校博士点基金
（20080618001）；中国博士后科学基金（20080430095）
作者简介：刘丽（1979-），女，吉林舒兰人。讲师，博士研
究生，从事路基灾害防治研究。E-mail；llwwqqhh 163.com
文章编号：10038825(2010)05000103
1试验方案及测试方法 1.1模型设计
（1）试验水槽。试验在重庆交通大学省部级水利水运工程重点实验室自行设计试验模型进行，由主体水槽及玻璃水槽所组成：主体水槽，长30.000m，宽5.000m，坡度3%；玻璃水槽，长约10.000m，高约0.900m，净宽1.215m；设置了20.000m长的引水段来稳定水流流速。由三个不同角度的弯道组成：上游人口处的6m顺直过渡段、上游86°及38°的弯道、下游0°即顺直河段，分别对应（图1）3测试断面、8测试断面及27测试断面。
10×2.0
27 27
'15 15
3
图1模型平面(单位:m）
6 水流 6
（2）供水系统。重庆交通大学河海学院实验室水泵，采用循环供水模式，可提供最大流量为600 L/s。整个试验的循环水系统包括泵站、量水堰、上
游调节尾门、循环水廊道等装置。 1.2试验及测试设计
试验采用凸岸为重直边壁，凹岸为斜坡作为弯道水槽横断面，人工修筑弯道概化模型（图2），弯道圆心角为86°和38°，边坡系数m为1.50，1.65， 1.85，2.00；采用新疆原型砂配合重庆当地准原型砂非均匀模型砂；弯道底坡3%。槽首为矩形薄壁量水堰，宽1.3m，高1.1m，流量达到规定数值时，放水时间为15分钟左右，相对误差为±2%。槽尾通过尾门控制模型水位，弯道各主要断面安装水位测针以观测水位变化。流速采用自行研制的瞬时流速（谱）采集系统来采样数据，试验中系统的采样速度