高路恒

（江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程系，江蘇 南通226007）

路基穩(wěn)定是實(shí)現(xiàn)交通安全的基礎(chǔ)，在我國(guó)西南地區(qū)存在相對(duì)陡峭路基設(shè)計(jì)，加強(qiáng)路基的穩(wěn)定性成為設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題；從能量學(xué)角度分析地震致災(zāi)過(guò)程的本質(zhì)規(guī)律，研究能量鏈?zhǔn)窖莼侣坊橘|(zhì)載體形態(tài)變化對(duì)其安全性的影響，分析能量鏈?zhǔn)窖莼橘|(zhì)顆粒的波動(dòng)位移規(guī)律，改變傳統(tǒng)規(guī)范對(duì)路基設(shè)計(jì)的主要思路，并給出不同含水率下路基在地震作用下介質(zhì)變化、形態(tài)變化關(guān)系及介質(zhì)顆粒變化對(duì)路基安全性的影響。通過(guò)理論研究，對(duì)深化認(rèn)識(shí)路基設(shè)計(jì)及其安全性影響具有重要的參考價(jià)值。

1 能量鏈?zhǔn)窖莼?guī)律分析

災(zāi)害能量在介質(zhì)載體中傳輸演化過(guò)程，體現(xiàn)了“能量點(diǎn)—鏈—面—體”的演化規(guī)律。災(zāi)害的爆發(fā)不是一蹴而就的，災(zāi)害的誘發(fā)遵循突變理論原理，即災(zāi)害能量在地環(huán)圈層介質(zhì)載體中傳播，其演化過(guò)程實(shí)現(xiàn)了量變與質(zhì)變的雙重關(guān)系。

災(zāi)害能量在介質(zhì)載體中傳播演化過(guò)程，災(zāi)害能量存在不斷的聚集、耗散、演化、耦合等關(guān)系，在災(zāi)害能量形成初期，地震能量并未表現(xiàn)出破壞性，但當(dāng)災(zāi)害能量在介質(zhì)載體中不斷的聚集與小部分耗散時(shí)，災(zāi)害能量將形成能量破壞質(zhì)點(diǎn)，此時(shí)能量破壞質(zhì)點(diǎn)將其所附帶的破壞能量轉(zhuǎn)移給路基介質(zhì)顆粒，使路基介質(zhì)顆粒發(fā)生微小的波動(dòng)或者位移，路基開(kāi)始破壞。

災(zāi)害能量的轉(zhuǎn)移與顆粒波動(dòng)并存，在能量鏈?zhǔn)窖莼牡诙A段，能量質(zhì)點(diǎn)繼續(xù)吸收災(zāi)害能量，當(dāng)達(dá)到某一階段，能量破壞質(zhì)點(diǎn)將形成巨大能量的破壞鏈，此階段能量鏈的形成是災(zāi)害爆發(fā)的關(guān)鍵。在此階段中，能量鏈的出現(xiàn)將路基下介質(zhì)載體顆粒的波動(dòng)轉(zhuǎn)化為介質(zhì)位移，穩(wěn)定的整體介質(zhì)形態(tài)內(nèi)部將產(chǎn)生猶如裂縫般的破壞。

當(dāng)災(zāi)害能量重復(fù)傳播演化規(guī)律時(shí)，能量鏈繼續(xù)吸收能量，并不斷壯大，能量鏈的演化階段將出現(xiàn)質(zhì)的變化，以災(zāi)害能量破壞面、最終形成能量破壞體的形式作用于介質(zhì)載體上，并將其所附帶的巨大能量進(jìn)行轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致介質(zhì)由波動(dòng)、微裂縫、破壞滑動(dòng)面，并最終以滑動(dòng)塊的形式爆發(fā)，這是能量鏈?zhǔn)窖莼瘷C(jī)理。

2 能量鏈的演化與路基介質(zhì)形態(tài)變化關(guān)系

地震作用下路基破壞實(shí)質(zhì)上是地震能量演化致災(zāi)的結(jié)果，路基破壞失穩(wěn)離不開(kāi)能量的演化，能量鏈?zhǔn)窖莼锹坊茐牡谋举|(zhì)形式。地震能量鏈?zhǔn)窖莼包c(diǎn)—鏈—面—體”的形式，決定了路基介質(zhì)載體形態(tài)的變化，能量鏈的演化程度決定了路基破壞的程度，二者緊密并存。

路基介質(zhì)載體顆粒在地震作用下，其變化形態(tài)表現(xiàn)為介質(zhì)的“液化現(xiàn)象”。地震能量的鏈?zhǔn)窖莼?，?dǎo)致路基介質(zhì)由固態(tài)向半固態(tài)或者液態(tài)轉(zhuǎn)變，在路基介質(zhì)載體形態(tài)變化后，路基介質(zhì)將部分或者完全失去穩(wěn)定性，路基破壞誘因見(jiàn)圖1。

圖1 路基破壞因素示意

地震能量鏈?zhǔn)窖莼^(guò)程中，能量鏈演化各個(gè)階段，其演化程度決定了路基介質(zhì)粒子的波動(dòng)狀況，介質(zhì)粒子的形態(tài)變化由路基區(qū)域地質(zhì)情況、介質(zhì)含水率及地震等級(jí)因素有密切的關(guān)系。能量鏈的演化程度也由路基區(qū)域地質(zhì)情況及介質(zhì)含水率直接影響?？偠灾?，路基介質(zhì)波動(dòng)離不開(kāi)能量的演化，二者是并存的關(guān)系，無(wú)法單獨(dú)存在。

3 路基介質(zhì)載體形態(tài)變化安全性的影響

災(zāi)害能量鏈?zhǔn)窖莼^(guò)程伴隨著路基介質(zhì)載體粒子的波動(dòng)位移，路基介質(zhì)載體粒子的波動(dòng)位移程度主要取決于能量鏈的演化程度、介質(zhì)載體所處的地質(zhì)狀況、路基含水率等因素。另外一方面，介質(zhì)波動(dòng)位移程度決定了路基的破壞程度，在路基設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮地震等災(zāi)害作用下路基是否存在液化現(xiàn)象及液化程度可能性判斷，對(duì)這些因素進(jìn)行理論分析后，再進(jìn)行路基設(shè)計(jì)的優(yōu)化，將路基的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)上升到更加安全為主。

對(duì)于路基介質(zhì)載體在地震能量鏈?zhǔn)窖莼^(guò)程中的波動(dòng)位移程度，將路基含水率大小作為考慮的第一要素。地震能量鏈?zhǔn)窖莼^(guò)程中的介質(zhì)載體波動(dòng)位移程度總結(jié)以下幾點(diǎn):

1）路基含水率越大，地震能量鏈?zhǔn)窖莼^(guò)程介質(zhì)變化程度越大，造成的破壞性就越大；

2）路基含水率越大，影響路基介質(zhì)載體形態(tài)轉(zhuǎn)變的程度，即路基含水率越大，能量鏈?zhǔn)窖莼^(guò)程中介質(zhì)載體形態(tài)由固態(tài)向半液態(tài)，或者由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變的可能性就越大，破壞性亦就越大；

3）在路基含水率一定的情況下，地震等級(jí)越大，路基介質(zhì)載體形態(tài)變化程度就越大，導(dǎo)致的破壞程度也越大；

4）路基含水率對(duì)災(zāi)害能量鏈?zhǔn)窖莼嬖谥苯拥挠绊?，能量演化與路基介質(zhì)波動(dòng)時(shí)并存的，不可單獨(dú)產(chǎn)生。

5）路基含水率小，地震作用下，路基介質(zhì)載體波動(dòng)位移就越小，介質(zhì)顆粒液化情況不明顯，表現(xiàn)為介質(zhì)形態(tài)由固態(tài)介質(zhì)形式地震作用下的錯(cuò)動(dòng)；

6）路基含水率較大，地震作用下，路基介質(zhì)載體波動(dòng)位移就越大，介質(zhì)顆粒液化情況明顯，表現(xiàn)為介質(zhì)形態(tài)由固態(tài)介質(zhì)形式地震作用下的位移；

7）路基含水率很大，地震作用下，路基介質(zhì)載體波動(dòng)位移就很大，介質(zhì)顆粒液化情況很明顯，表現(xiàn)為介質(zhì)形態(tài)由固態(tài)介質(zhì)形式地震作用下的位移不斷擴(kuò)大化。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)災(zāi)害能量鏈?zhǔn)窖莼瘷C(jī)理的研究分析，研究能量鏈的演化與含水率較大區(qū)域路基破壞機(jī)理的關(guān)系，得出路基在地震等災(zāi)害作用下的穩(wěn)定性主要由路基含水率、地震等級(jí)、路基所處的地質(zhì)環(huán)境等因素決定。

在研究地震能量鏈?zhǔn)窖莼?guī)律對(duì)路基介質(zhì)載體波動(dòng)程度的影響后，分析以上因素對(duì)路基穩(wěn)定性的影響程度，并得出一些保證路基穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)方法，為從事該領(lǐng)域相關(guān)研究工作者提供理論參考。

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