河道砂土岸坡的穩(wěn)定性影響因素及其破壞類型分析

吳鈺

摘要：對影響砂土河道岸坡穩(wěn)定的因素進行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：土體性質(zhì)、自然環(huán)境和人類活動三個方面對岸坡穩(wěn)定有著重要影響。針對岸坡破壞的影響因素以及成因，闡述了砂土河道岸坡的破壞類型。

關(guān)鍵詞：河道岸坡;破壞;成因;類型

中圖分類號：TU147

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）10-0023-02

1引言

河道岸坡作為河流與陸地生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡帶，在保持水土、防洪行洪等方面發(fā)揮著重要的作用。近年來，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，河道岸坡發(fā)生崩岸的現(xiàn)象仍然嚴(yán)重，造成的各種損失以及危害巨大，因此有必要開展河道岸坡穩(wěn)定性問題的研究。而由于各處岸坡所處的自然環(huán)境各不相同，導(dǎo)致其發(fā)生險情的因素也多種多樣，以至于天然江河的崩岸問題十分復(fù)雜，其中又以砂土河道岸坡最為典型，隱患較大且難以得到有效控制。為了更好地對砂土河道岸坡進行加固、防治，應(yīng)充分結(jié)合不同河道堤段產(chǎn)生崩岸的主要因素、特點以及其破壞形式等，從而采取有效的處理方案和防治措施。

2砂土岸坡穩(wěn)定影響因素

塌岸的形成與水、土、風(fēng)等自然因素有著密切關(guān)系。其中，土質(zhì)的好壞是塌岸的內(nèi)在因素，水則是塌岸的主要外力因素。水流因素是造成河段崩岸的重要外在條件，主要反映在主流頂沖，彎道環(huán)流動力作用及高低水位的突變等。此外，地質(zhì)因素、河床邊界條件、風(fēng)浪淘蝕、砂土液化均是產(chǎn)生塌岸的重要因素。由于河床組成，河岸邊界條件的不同，各河段崩塌的具體原因又有所不同，表現(xiàn)為：在同一河段，水流因素是崩塌的主要原因，其他因素僅起次要作用;對另一河段，河岸組成或其他因素則是造成崩岸的主要原因。因此，對于砂土岸坡，其影響因素可分為以下幾個方面。

2.1砂土性質(zhì)

砂土顆粒間無粘聚力，結(jié)構(gòu)松散，主要是由0.075～2mm的顆粒所組成。按照粒度組成可分為粗砂、中砂、細(xì)砂和粉砂。主要礦物成分為石英、長石、云母等。砂土的粘著性和塑性較差，但透水性極強。因此，其抗沖刷能力差，在河水長期浸泡以及波浪的沖擊作用下，極易被河水沖蝕帶走，往往形成直立或倒懸坡，導(dǎo)致岸坡的塌落。

2.2岸坡形態(tài)

岸坡的坡度和坡長是影響其穩(wěn)定性的重要因素之一。對于岸坡坡度而言，其主要決定了岸坡的抗沖刷能力，隨著坡度的增加，地表徑流對于坡面的沖刷強度越大，侵蝕量也越大，對于岸坡的破壞作用越為明顯。同時，當(dāng)坡面較長時，徑流在岸坡上部侵蝕的泥沙量較多，能量消耗大，導(dǎo)致徑流流速降低，入滲量增加。

2.3水流沖刷、側(cè)蝕

河道水位以下的坡面由于船行波等的影響，經(jīng)常受到水流的沖刷、拍擊，加之近岸水流極易出現(xiàn)漩渦、紊動，導(dǎo)致近岸水流流速梯度較大，沖切力較強，使得疏松的砂性土受到嚴(yán)重的沖刷側(cè)蝕，造成坡面或坡腳的剝蝕、崩塌。

2.4降雨

在降雨作用下，雨水的入滲和沖刷不利于砂土岸坡的穩(wěn)定。一方面，雨水的入滲會導(dǎo)致岸坡土體的粘聚力和內(nèi)摩擦角進一步降低;另一方面，雨水對坡面的沖刷尤其嚴(yán)重，在砂土岸坡上?？梢娫S多道深淺不等的密布沖溝。

2.5地下水作用

在雨季河水高時，岸坡地下水位較高，土體由于浸水而強度降低，在河水水位回落后，岸坡土體的孔隙水壓力來不及消散，使其承受較大的滲透壓力，岸坡外水壓力的消失導(dǎo)致土體失去穩(wěn)定而滑坡坍塌。

2.6人為因素

鑒于許多崩岸發(fā)生時都有突加荷載、機械振動、開采河沙以及岸邊植物的砍伐等的影響，不少人也認(rèn)為人為因素是崩岸的重大誘因。

3砂土岸坡破壞類型

根據(jù)以上所述的砂土岸坡穩(wěn)定影響因素，對于其破壞類型可以歸納為以下幾種。

3.1坍塌型

坍塌型是指岸坡坡腳在河流長期作用下，基座被軟化或淘蝕，使得岸坡上部土體失去平衡，從而造成局部下錯或坍塌，之后比水流逐漸搬運帶走的～種岸坡變形破壞方式。它的顯著特點是垂直位移大于水平位移，與土體自重直接相關(guān)。一般發(fā)生在地形坡度較陡的土質(zhì)岸坡內(nèi)。此外，該破壞類型還具有突發(fā)性，特別容易發(fā)生在水位急劇變化的暴雨期。大量事實也表明這種坍塌現(xiàn)象多發(fā)生在受水流劇烈沖刷的河岸，尤其是在河道彎曲的凹岸處經(jīng)常出現(xiàn)岸坡土體的崩塌下落。因此，砂性土的抗沖刷能力差使得其于水流沖刷、側(cè)蝕作用下，岸坡坡腳被掏蝕成凹槽狀，隨后在岸坡重力、地下水外滲等作用下發(fā)生條帶狀或窩狀的座落、傾倒型破壞。

3.2沖磨蝕型

沖磨蝕型是指在水流、風(fēng)浪沖刷、地表水以及其他外部營力的作用下，岸坡物質(zhì)逐漸被沖刷、磨蝕而被搬運帶走，從而使岸坡坡面緩慢后退。這種破壞類型一般發(fā)生在地形坡度較緩的土質(zhì)岸坡，其具有緩慢性和持久性。雖然這類破壞的進度緩慢，但往往是一個不可逆的漸進過程，對岸坡的累計破壞是相當(dāng)嚴(yán)重的。

3.3滑移型

滑移型是指在水流作用、降雨及其他因素的影響下，砂土顆粒間的摩擦阻力變小，坡體下滑力大于抗滑力，從而向江河發(fā)生整體滑移，即發(fā)生滑坡。砂性土作為一種松散堆積體，極易由于外界條件的改變，導(dǎo)致其沿著潛在滑動面發(fā)生向河流方向的整體失穩(wěn)，造成塌岸。尤其是在河水的浸潤作用下，當(dāng)水位下降時，岸坡上會發(fā)育向深部發(fā)展的拉裂變形，導(dǎo)致這種滑移型塌岸的普遍出現(xiàn)。

3.4流土型

流土型是指在河水漲落的情況下，岸坡土體吸水飽和后，在重力作用下沿坡向下發(fā)生的塑性流動變形現(xiàn)象。這種塌岸規(guī)模一般較小，在第四系松散堆積層或砂土岸坡中可見。此外，砂性土在飽和條件下極易在外力作用下發(fā)生液化，即處于松散狀態(tài)的砂土在外界動力因素的作用下，砂土顆粒間超靜孑L隙水壓力驟然增加，使土體顆粒間的有效應(yīng)力迅速減小直至失去顆粒間摩擦阻力，此時砂土就會出現(xiàn)類似液體一樣的流動，導(dǎo)致岸坡的失穩(wěn)。但值得注意的是，砂土液化需要有外界動力因素誘導(dǎo)，如強烈震動等，因此該現(xiàn)象較為少見。

4結(jié)語

砂土河道岸坡結(jié)構(gòu)類型復(fù)雜，受河水浸泡、風(fēng)浪沖擊、水流侵蝕以及干濕交替等因素影響，使岸坡土體風(fēng)化加劇，抗剪強度降低，以及河水位漲落引起地下水動水壓力變化而造成的岸坡表現(xiàn)出沖蝕磨蝕、坍塌、滑移等破壞類型。在多種因素的共同作用下，塌岸模式多種多樣。導(dǎo)致這種不良地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)生極難避免，為了應(yīng)對河道岸坡塌岸所造成的巨大危害，還需對塌岸機理和塌岸演化過程進一步研究。

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