第一章绪论
1.1研究目的与意义
路基缺口是指在泥石流或山洪作用下沿河公路路基受到冲刷或在崩塌落石作用下路基路面受到冲击，路基局部或整体破坏形成缺口的路基破坏类型，它是公路水毁中的一种水毁类型。公路水毁，指公路建构筑物受水的动力作用毁坏的灾害现象。公路水毁多发育在强降雨以及山区地带，在岩性、地形地貌、植被情况、水文气象条件、水文地质条件、公路建筑结构特征等的综合作用下形成。通过对我国西部20余条国省道干线公路2002年以来的水毁资料查阅、分析和现场调查，以泥石流及山洪对沿河公路的冲击毁损和淤埋形态的角度，将沿河公路水毁分成路基缺口、崩塌堆积物掩埋道路、泥石流淤埋道路、路基冲失、混凝土路面板悬空、路基沉陷、滑坡推挤路基、桥涵结构水毁等6类水毁类型，即沿河公路水毁形态分类法。
我国领土中山地占大部分，山区总面积占全国总面积的2/3，这种地形决定了公路选线必经过山川纵横，地质复杂的地域，由此，山区公路成为我国公路的主要形式。山区公路包括沿河公路和绕山公路，为节省材料以及运输的方便，大部分的公路依山靠水而建。沿河公路穿越地形起伏大且陡峻、地貌特征多变、气候复杂的山地，地表强降水或持续降雨是山区常见的降雨形式，降雨是诱发公路水毁的决定性条件，因此，公路水毁集中发生于山区地带，尤其西南地区。如我国川西地段公路213国道穿过四川西部山区，一侧靠山，一侧沿江，川西段公路全线穿过山区地带，据统计，每年公路水毁占213国道四川境内路段的78%；320国道线云南平坡至黄莲铺段，1993年8月遭受该地区50余年来最大洪水袭击，全毁路基2450m，半毁路基6210m，毁坏沥青路面5100m2，碎石结石路面24740m。全毁小桥1座，涵洞6道，全毁路基下挡墙6处总长250m，公路水毁占总路段的21%。
1.2国内外研究现状
我国公路水毁在20世纪60年代受公路局关注，起初，公路水毁着重于公路结构—桥梁冲刷的研究，取得了桥墩冲刷计算、大中桥孔径计算、大中桥设计流量计算等多项科研成果。21世纪前后对公路水毁的水毁机理、计算方法和防护措施等方面研究较多，如蒋焕章、陈洪凯、方向池、高冬光等人的研究，根据不同水毁分类，国内外公路水毁研究如下。
1.2.1山区沿河公路水毁类型研究
国内外学者从水力学及模型试验角度探索公路水毁问题，如美国联邦公路局（FHWA）从河流地貌学、河流演化、河道水力学、溪河与公路的相互作用的角度，分析了沿河公路灾害问题，但是尚未构建沿河公路水毁分类系统。公路水毁的准确研究必须先对公路水毁进行合理的科学的具代表性的分类，根据具体分类类型进一步探讨、研究、分析、总结水毁形成机制、特性及其防治措施。蒋焕章（1986）将公路建筑物涉及的水力学问题划分为水毁、水害。高冬光教授（1996）根据造成水毁灾害的原因，将公路与桥梁的水毁分为十种主要类型。对于水毁分类20世纪末期与21世纪初期以路基冲刷及公路水毁灾害进行分类分为：滑坡、泥石流、崩塌、路基沉陷、桥梁水毁。陈洪凯等（1994）以四川为研究对象，将山区常见公路水毁分为河流冲刷切割型、推挤错位变动型、重力剪切破坏型和机械撞击破坏型水毁路基4种路基水毁类型。朱平一等（2001）根据西藏公路不同地区、不同条件和不同的水毁灾害程度，以及水毁灾害规模和成因水毁灾害可为常年水毁、低频水毁、顶托水毁和堵溃水毁4种。李宾通过对2010年8月发生的217国道线天山公路水毁的调查，划分了路基水毁的类型：冲刷型水毁，淹没型水毁，淤埋型水毁，混合型水毁。张家明等（2011）通过统计得出了云南省公路水毁时空分布规律，将云南省公路水毁类型主要分为崩塌、滑坡、泥石流、水毁路基、水毁路面、水毁桥涵、路基沉陷和道路翻浆八大类。
第二章西南地区区域地质概况
2.1西南地区地质概况
2.1.1西南地区地貌特征
西南地区是我国地形最复杂的区域之一。西南地区地处青藏高原东侧，受青藏高原晚第三纪以来隆升的影响，在青藏高原东侧形成了南北走向巨大大陆地形坡降带，构成我国大陆地形从西向东骤降的特点，区内河流纵横，峡谷广布。大陆地貌五种基本类型（高原、山地、丘陵、盆地和平原），除平原面积较小外，其他几种类型所占面积相当并分布较广，喀斯特地貌、河谷地貌广泛分布；区内地势起伏大，海拔5000m-6000m的山峰众多，最高峰为贡嘎山，海拔7556m，最低海拔76.4m。西南地区地势如图2-1和2-2所示。
2.西南地区水文概况
2.2.1降雨
降雨尤其是暴雨是引发水毁的关键因子，是形成公路水毁的动力条件。降雨强度较大时，易引起山坡公路的边坡发生坡面泥石流、表层土体滑坡；高强度的降雨使得洪水水位增高，引起沿河公路路基坍塌、路基沉陷和路面淹没，诱发小桥涵水毁和防护结构水毁等公路水毁。
气象学上按降雨强度，将降雨分为小雨、中雨、大雨和暴雨。其中，本研究采用10分钟降雨量，10分钟降雨量为5mm或以上的降雨称为“暴雨”。根据强度大小又将其分为三个等级，即10分钟降雨量为5-10mm称“暴雨”；10-15mm为“大暴雨”；15mm以上称“特大暴雨”。
西南地区年降雨量空间分布不均匀局地差异大，大体呈由东、南向西北减少的分布形势，其间由于地形和山脉走向的影响，造成多雨区和少雨区交错分布。降雨量的季节分配不均匀。冬季雨量最少，夏季最多，多数地区的夏雨量都是全年的一半或更多，春秋是过渡阶段，大多数地区秋雨多于春雨，这是西南地区降雨的一大特色。根据1951-1999年重庆市气象资料统计分析，降雨主要集中在5-10月，占全年降雨量的71.7%-86.7%。公路水毁与降雨强度和持续时间有密切关系，与降雨强度、降雨历时有对应性。每年公路水毁集中在6-8月份发生。
第三章公路水毁分类..........37
3.1公路水毁的基本特征..........37
3.2沿河公路水毁类型及其特性描述.......37
第四章山区沿河公路路基缺口的演化过程.........45
4.1山区沿河公路路基缺.............45
4.2口公路横剖面构成.......48
第五章路基基脚掏蚀槽.......69
5.1路基土体冲刷深度............69
5.2掏刷路基基脚的水流形式.......70
第六章山区沿河公路路基缺口机制
力学问题在满足工程要求下，采用二维力学解答，但准确地讲它是三维问题。对于沿河公路路基缺口不稳定体的力学分析，实际情况中，不稳定体的大小形状各异，长宽高三向尺寸接近，不稳定块体的受力不具备简化为平面问题的条件，平面分析的结果会大大偏离实际情况。路基缺口的不稳定块体为不规则体，块体三个方向的边界受力不同，由此，将路基缺口的形成机制考虑为三维问题。
路基缺口按照第四章中分析包括4种地质模型：滑动失稳型缺口、倾倒失稳型缺口、坠落失稳型缺口、泥石流冲击型路基缺口、渗透型路基缺口，第五章中分析了路基缺口的水毁营力包括四种：弯道环流、突变河道水平涡流、顺直河道渗流、泥石流。滑动失稳型路基缺口的水毁营力为弯道环流；坠落失稳型缺口的水毁营力为水平涡流；泥石流冲击型路基缺口的水毁营力为泥石流；渗透型路基缺口的水毁营力为地下动水。
6.1滑动失稳型路基缺口力学机制
根据野外对公路水毁的调查，山区公路路面在超荷作用下开裂形成平面上的纵横裂纹，雨季，在外界条件达到某种程度时，会形成路基常见的水毁情况——路基缺口，水流对路基近水处土体的不断掏蚀，基脚掏蚀空洞达到临界槽时路基滑塌，路基缺口的形态多呈现出不规则形态。
在此，路基土体的下部掏蚀以及上部滑塌作为力学分析的主要部分，上部土体的滑塌为边坡的稳定问题，将其作为空间问题，进行三维力学分析，滑动失稳型路基缺口的力学机制采用三维条分分析法。
路基土体属于弹塑性体，在破坏前会发生蠕动，本文将其考虑为不变形的刚体，虽这种刚性假定不切实际，但此类缺口方量小，这种假定影响不大，能达到理想结果。由于滑动面上得抗剪强度随滑面变化，不稳定体的力学分析需对其进行条分情况下，分析各条柱的力平衡条件和弯矩平衡条件以及不稳定体的整体平衡条件，由平衡条件求解临界半径。
第七章结论与建议
西南地区是我国地形最复杂的区域之一，为水毁形成的重要区域。公路网的日趋发达，导致公路结构复杂多变，路基缺口发生的频率增高。因此山区沿河公路缺口的水毁成因、分布规律、演变趋势、水毁预测模型的研究，以及机制研究对减少人员伤亡与经济损失，推进水毁的研究有长远意义。本文在建立分类的基础上研究路基缺口的机制，对路基缺口的演绎过程进行了分析，对其形成机制做了力学研究。在公路水毁分类方法上，现今没有与本文相同的分类法，路基缺口作为水毁中的一种类型在以往研究中出现过，然而对缺口机制的研究至今处于起步阶段，至今将三维分析法运用于路基缺口机制的研究中更是处于盲区。研究成果对于科学理解西南地区沿河公路水毁、有效防治沿河公路水毁具有积极意义。
7.1结论
（1）对四川、重庆、贵州和云南20余条国省道干线公路2002年以来的水毁资料查阅、分析和现场调查，将沿河公路水毁类型分成路基缺口、堆积物掩埋道路、混凝土路面板悬空、路基沉陷、滑坡推挤路基、桥涵结构水毁等6类，出现频率分别为36%、33%、5%、17%、2%和7%。
（2）根据现场收集的沿线地形地貌、水文地质、岩性、地质构造、公路建筑特征等资料，分析了路基缺口形成的条件，包括：降雨条件、地形条件、道路建筑条件。
（3）针对西南地区出现的路基缺口情况，分析了路基缺口的形成特点、力学破坏模式，并针对不同破坏模式分析了其形成过程以及形成机理。破坏模式包括：滑动失稳型缺口、坠落失稳型、倾倒失稳型、泥石流冲击型、渗透型路基缺口5种类型。滑动失稳型、坠落失稳型、倾倒失稳型缺口为重力型缺口，其形成过程为：基脚土体受水流冲刷形成掏蚀槽→上部土体在自重作用下破坏。泥石流冲击型与渗透型路基缺口分别在受泥石流冲击与地下水渗透力作用路基土体整体破坏形成缺口。
（4）滑动型路基缺口的机制分析，将条分法由二维拓展到三维，在不稳定体为刚性假定条件下，根据三维边坡条分法，在水压力、自重、剪切力、支撑力作用下，极限破坏时，剪切力等于抗剪力，得到了极限状态下下部掏蚀槽的临界半径，临界半径作为路基缺口形成的判定条件，当掏蚀槽半径达到时，路基破坏形成缺口。临界掏蚀半径随最大掏刷深度的增大而增大，随水面与路基顶面高差的增大而减小。
参考文献（略）