随着我国“走出去”战略的实施,我国企业越来越多的参与到国际项目当中。刚果(布)国家1号公路项目是我国援建非洲的重点工程,由于该公路沿线工程地质情况较为复杂,砂性土广泛分布,为道路的施工带来了一定难度。与其它土质相比,砂性土在降雨情况下更容易发生冲刷破坏。目前国内外学者对边坡冲刷破坏研究还存在不足,还没有比较完善的理论来指导工程实践,因此需要对该问题做进一步的研究。1.对刚果(布)国家1号公路沿线地质概况进行了研究总结,对当地砂性土的分布规律,砂土物理力学性质(包括土颗粒粒径级配、天然含水量、天然休止角、渗透性及砂土抗剪强度)和降雨特征进行了详细研究,为室内试验设计和理论分析提供数据支持。2.系统总结了当前土壤水力侵蚀理论的研究成果,对边坡冲刷发生条件,临界坡度和边坡冲刷量相关理论进行了细致研究。基于曼宁公式及土颗粒在水下的起动流速理论,对边坡冲刷发生条件判别标准进行了创新;根据坡面土颗粒的受力情况,对冲刷临界坡度公式进行了推导;利用能量法,建立了边坡冲刷量公式,并分析了坡度、坡高及雨强三个因素对边坡冲刷量的敏感性。通过理论研究,为砂性土边坡冲刷室内模型试验设计提供理论依据,数值计算结果与试验结果相互验证。3.根据刚果(布)工程地质特性和模型相似性理论,设计了边坡冲刷室内模型试验。通过对坡比、坡高和雨强因素的不同组合试验,探讨了这三个因素对冲刷强度的影响,得到不同条件下的冲刷量。同时,对坡面降雨冲刷侵蚀的演变过程和侵蚀机理进行研究,特别是细沟侵蚀的起因、发展以及对坡面冲蚀过程的泥沙运移做进一步了解,对侵蚀过程进行了细致的描述。4.根据边坡冲刷发生条件及边坡冲刷量的研究结果,重新设计了元胞自动机的冲刷规则,初步建立了坡面细沟侵蚀破坏的形态模拟。通过CA模拟,得到不同时间情况下的坡面径流数据;利用MATLAB平台绘制坡面冲刷三维形态,模拟结果与实际坡面冲刷形态做比较,更为直观的了解了径流的形成过程;提取了不同时间段的坡面高程,为计算机软件预测冲刷量做了初步探索。