河流崩岸的类型及模式.docx

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1、河流崩岸的类型及模式在水流和海滩的相互作用下，河流河岸的稳定性过程为吴江岸。河流岸滩崩塌是河床演变 的重要形式，在冲积河流中普遍存在。20世纪90年代，长江中下游崩岸河段长度占长江 中下游全部江岸的35. 7%1对于河岸沙对于岸滩的破坏面通过对河流岸滩崩岸的实际调查和试验研究，从河岸崩塌成因或破坏面形态来讲，河岸崩 塌可分为滑崩、挫崩、落崩、窝崩和洗崩等(1)滑崩：在岸边土质为均质较松散的土壤条件下，当水流横向冲刷岸脚到一定程度， 或汛后江河水位退落较快，河岸土体内排渗不畅时，岸边崩体失稳形成滑崩，其破坏面为 曲面，见图1。图1 (a)分别为实验河段洪水骤降后和长江宜都河段洋溪发生的滑崩(2)

2、挫崩：对于具有纵向裂隙的黏性土壤岸滩，当河流冲刷加深到一定程度，岸坡土体 下部失去支撑，岸坡发生挫落崩塌，其破坏面为平面。挫落崩塌块体沿河岸多呈条形，横 向宽度较小，其体积较滑崩为小，其发生过程较短和简单，见图2。图2 ( a)分别为渭 河支沟和东方红水库泄空冲刷期间发生的挫崩，图2 (b)为挫崩示意图。(3)落崩：当岸滩的岸脚被淘刷，上部岸滩处于临空状态，其块体宽度较大，临空块体 在重力(矩)作用下发生坍落，形成落崩，其破坏面多为平面。根据岸滩落崩成因与机 理差异，落崩分为剪切落崩、旋转落崩和剪张落崩，见图3。其中图3 ( a)为三门峡库 区和试验河段发生的剪切落崩和旋转落崩。(4)窝崩：在

3、一定的边界条件下，岸滩受到水流的剧烈冲刷，或土体失去承载能力，导 致岸滩连续大范围的崩塌，在平面上长宽尺度相当于“ 口小肚子大”的窝，故称窝崩，一 般分为淘刷窝崩和液化窝崩，见图4。其中图4 ( a)为渭河华县河段发生的淘刷窝崩。 窝崩的崩塌过程与机理比较复杂，其崩塌体积大、突发性强、危害重和预测难(5)洗崩：对于湖泊、水库和海岸等宽阔水域，当水面和岸坡的高差较小时，风浪和波 浪越过堤岸顶部，冲刷堤岸，形成堤岸面沟状侵蚀，发生洗崩，见图5。图5 (a)为长 江安庆河段广济坪发生的洗崩2河流坍塌模型2. 1滑倒2. 1. 1崩滑面产生滑坡的动力主要是来自崩滑体本身的重力，构成崩滑体的滑动力（矩）

4、的土重愈大, 愈易引起滑坡。对均质黏性岸坡来说，滑面愈小，滑体需要克服土的剪切阻力愈小。一 方面，不稳定岸坡的滑裂面总是发生在土重相对较大，而滑面面积相对较小的地方，这个 地方正是部分球面的位置（同体积下，以球体的表面积最小；等表面积时，球体体积最 大）；另一方面，均质黏性岸坡的滑动总是选择阻力最小、阻力分布又比较均匀的面上发 生，而圆弧面正是抗滑阻力最小且阻力分布最均匀的滑面。因此，河岸岸坡的崩滑面无论 在平面上还是剖面上，均呈弧形式中w若假定崩滑体处于临界平衡状态时，各土柱也处于临界平衡状态（K式中式（3）表明无渗流黏性岸滩崩滑面仍为一上凹曲面。河岸崩塌就是在水流作用下，岸滩失稳崩塌的过程

5、；而土坡崩塌主要是土体在重力的作用 下失稳坍塌的过程。当水流作用到一定程度后，河岸主要是在重力作用下失稳坍塌，其坍 塌机理与土坡坍塌并没有本质的差异。因此，河岸崩塌的稳定分析仍然可以采用土力学的 边坡稳定分析方法。2. 1.2河岸面为平面的情况对于非黏性土岸滩，其内聚力C几乎为零，其阻滑力主要由内摩力组成。对于无渗透压力 的枯水岸滩而言，从式（2）可知，当c=0时，a二兀-即无黏性河岸滑崩的破 坏面基本上为平面。对于有渗透压力的洪水降落期，虽然c=0，但h由式（4）可知，有渗透压力存在的无黏性岸滩，其滑崩的破坏面仍为一曲面。2.2 崩体稳定性分析挫落崩塌一般发生在较陡的岸坡或非黏性土岸滩，与河

6、道下切深度和张裂隙发育深度具有 重要的关系挫崩沿河岸多呈条形，横向崩体宽度较小，体积较滑崩为小，发生过程简单而短暂，其破 坏面为平面，崩体稳定性评价可采用崩塌体受力平衡法进行分析，通过计算崩塌体的安全 系数，判断河岸崩体的稳定性。对于一些滑崩而言，当岸坡顶部出现的张裂隙较深时，弧 形滑面缩短，弧度减小，在进行岸坡稳定分析过程中，为方便起见，也可以把弧形曲面看 成直线平面来处理。挫落崩塌发生后，新出露的岸壁直立，仍可发生新的挫落。2.3 土块体抗拉力典型案例分析在落崩发生过程中，根据河岸崩落特性与发生机理差异，落崩分为剪切、旋转（倒崩） 和拉伸落崩三种崩塌模式（1）剪切落崩：当悬空土块的重量超过

7、土体的剪切强度时，悬空土块沿垂直切面AB下 滑（图8 （ a）,发生剪切破坏，其破坏面为较为整齐的平面，发生过程简单而短暂， 可采用崩体重力与剪切力的平衡进行稳定分析。（2）旋转落崩（倒崩）：当临空土块自身重力矩大于黏性土层的抗拉力矩时，悬空土 块产生旋转崩塌（图8 （ b）。旋转落崩是由悬空块体的重力矩旋转撕裂形成的，其破 坏面为粗糙不整的平面，稳定性可由崩体重力力矩与抗拉力矩的平衡进行分析。（3）拉伸落崩：当悬空土块的自重产生的拉应力超过了土体的抗拉强度，悬空土块下方 一部分土块发生拉伸落崩（图8 （ c）。拉伸落崩是由悬空土块的重力拉裂形成，对应 的破坏面为一粗糙不整的平面，其稳定性可采

8、用崩体自重产生的拉应力与凸体抗拉强度的 平衡进行分析。2.4 观灾预测难度河岸窝崩是一种十分复杂的局部河床演变过程。在发生过程中，窝崩主要表现以下几个 特征：（1）窝崩崩塌体积大，崩塌体尺度可达几十米，甚至百余米和数百米；（2）突发 性强，崩塌速度快：窝崩一般在较短的时间内（几小时到几十小时）一次或分若干次完 成，窝崩的速度很快；（3）危害性及预测难度大：由于窝崩具有崩塌突发性强、体积大， 相应的危害性大，且崩塌过程复杂，崩塌预测难度大。关于窝崩发生的机理与条件，还有 很大分歧。结合已有研究成果，文献10根据窝崩的发生特点，给出了窝崩发生机理与模 式。窝崩发生的过程与机理比较复杂，影响因素较多

9、，关键影响因素包括边界条件、水流 河势条件和突发因素。其中，边界条件包含岸滩结构的不连续性、岸滩抗冲能力差等，是 发生窝崩的必要条件和内因；水流条件是指局部强烈的紊动结构（环流、斜流、横流）、 深泓靠岸、洪水涨落等，是窝崩发生的重要条件；水压力的突变、突加荷载、地震等是窝 崩发生的激发条件。具体而言，窝崩皆由强烈的水流条件和触发因素作用于脆弱的边界条 件上完成和发生的，一般具体表现为岸滩剧烈淘刷或岸滩土体的承载能力减小或消失。因 此，窝崩可从淘刷窝崩和液化窝崩两种模式进行分析。淘刷窝崩：对于不连续岸滩或弯道凹岸，其局部抗冲性能很弱，在强水流的顶冲或淘刷之 下，深泓靠近河岸，岸滩大块崩塌，并迅速

10、被水流冲走，为崩塌连续发生创造条件，此时 可形成淘刷窝崩。液化窝崩：对于一定组成的沙质河岸，经过洪水期的长期浸泡后，在洪水水位突变或地震 等触发因素的作用下，土体内的孔隙水压力迅速增大，使土体承载能力大幅度减弱或消失, 可能会发生液化窝崩，或者发生渗透破坏。3海岸的坡度形状和稳定性3. 1海岸坍塌边缘的形状3. 1. 1不同型的河岸形态河岸边坡形态是指河岸边坡的垂直剖面形状，一般可以直观地将它们划分为简单型边坡形 态和复合型边坡形态，前者包括直线型、外凸型和内凹型，后者包括上凸下凹型和上凹下 凸型，见图9。实际上，不同类型的河岸形态可直接反映河岸在内外营力作用下岸坡与河 道的演变过程，而且具有

11、不同的稳定性。外凸型和内凹型分别反映了河道的侵蚀淘刷和淤 积后退，而复合型则反映了河道冲淤演变与河势摆动的组合。实际上，不同的岸滩边坡形 态具有不同的稳定性，通过岸坡力学分析和稳定性计算3. 1.2边坡形态对于简单直线型边坡形态，一般使用边坡系数或边坡坡度来衡量。为了有效地判别岸滩稳 定性，对于其他类型的边坡形态，则引入边坡形态坡度K来衡量河岸的稳定性。岸滩边坡 形态坡度K定义为式中K4. )当5. )当6. )当 A综上所述，K3.2岸滩前期产品结构、土壤条件的影响河岸边坡形态不仅反映岸滩崩塌后的状态，而且还会影响河流岸滩的稳定性。河道岸滩的 边坡形态随着土壤地质结构、土壤性质等因素的不同，

12、存在很大的差异，而且与岸滩前期 崩塌特点也有很大的关系。相同地质结构的岸滩，由于岸滩组成不同，岸滩的稳定性和破 坏性有很大的不同。对于同样的岸滩和高度，岸滩稳定时对应的边坡形态坡度(称为临 界稳定边坡坡度K一般情况，当岸滩边坡形态坡度K小于稳定坡度K4结构形式在岸滩边坡变形过程中，主要分为3个基本问题和2个步骤(1)从河岸崩塌成因或破坏面形态来讲，河岸崩塌可以分为窝崩、滑崩、挫崩、落崩等, 各类崩岸具有不同的崩塌特征和崩塌模式。(2)滑崩一般发生于黏性缓坡岸滩，其崩塌破坏面为曲面；而挫落崩塌一般发生于黏性 陡坡岸滩，其崩滑面为平面；落崩发生于黏性岸滩的岸脚被淘刷，上部岸滩处于临空状态,其崩塌面为平面，落崩又分为剪切落崩、旋转落崩(倒崩)和拉伸落崩；滑崩、挫崩和 落崩的分析皆采用力学平衡法进行。(3)窝崩发生的机理和条件十分复杂，在一定的边界条件下，岸滩受到水流的剧烈冲刷, 或土体失去承载能力，在水压力的突变、突加荷载、地震等激发条件的影响下，导致岸滩 连续大范围的崩塌，窝崩分为淘刷窝崩和液化窝崩。(4)岸滩边坡形态坡度和临界边坡坡度是衡量河岸稳定的重要参数，岸滩崩塌坡度大于 稳定坡度。岸滩边坡坡度小于稳定坡度时，岸滩处于稳定状态；当岸滩边坡坡度介于崩 塌坡度和稳定坡度之间，岸滩处于不稳定状态；当岸滩边坡坡度大于崩塌坡度时，岸滩崩 塌。