公路邊坡崩塌調查：提升道路耐久性的關鍵研究

公路網路是國家經濟發展的命脈。美國擁有超過400萬英里的公共道路，其中包括著名的州際公路系統。為了維護這個龐大交通基礎設施的長期使用，預防損壞並保持道路品質至關重要。

德州農工大學的研究團隊近期在《運輸岩土工程》期刊發表了一項突破性研究。他們運用數值模擬和實驗室測試等多種方法，對德州一處公路邊坡崩塌進行了深入的鑑識調查。土木與環境工程系教授Anand Puppala博士指出：「邊坡崩塌每年都相當常見，特別是在城市中的高速公路，修復工作往往耗費大量資源。我們的研究重點在於找出崩塌原因，並提出最佳修復方案。」

根據聯邦公路管理局的定義，邊坡是由壓實土料（如土壤、岩石或骨料）構成的結構體，主要功能包括：提升路面高度以提供結構支撐、預防洪水，以及透過設計排水路徑改善道路排水系統。

然而，邊坡結構仍可能因暴雨、融雪、地震活動或施工缺陷而損壞。這些崩塌不僅可能造成生命財產損失，使用重型材料在軟弱地基上建造的邊坡更容易發生沉陷和不穩定問題。Puppala博士特別說明：「德州多數邊坡使用當地黏土材料建造，這種壓實黏土邊坡在使用10-15年後，加上自然氣候影響，特別容易發生問題。」

研究團隊選擇休士頓一處崩塌邊坡進行詳細調查。他們進行現場勘查，使用取芯筒採集土壤樣本，並在實驗室進行包括土壤基本特性分析和剪力強度測試等多項檢驗。這些測試結果被用作數值模型的引數，用以分析邊坡穩定性，並模擬極端降雨對邊坡的影響。

研究主要作者Ayush Kumar解釋：「模型顯示，24小時持續降雨或極端洪水事件會導致邊坡頂部形成地下水位，進而引發崩塌。德州土壤具有明顯的塑性特徵，體積會隨乾濕迴圈變化，使其對濕度變化特別敏感。」

根據研究結果，團隊提出多項實用解決方案：使用水泥等穩定劑降低濕度影響，以及設定穿孔管加速排水。雖然這項研究是針對特定邊坡的鑑識分析，但類似方法可應用於不同邊坡條件和氣候情境。

Puppala博士強調：「這項研究是團隊合作的成果，特別感謝德州交通部休士頓分局人員協助取樣和現場調查。我們希望研究成果能為各交通單位提供有效的修復策略，預防未來崩塌事故。」研究團隊成員還包括麻薩諸塞大學的Nripojyoti Biswas和德州交通部材料測試部門的Benamar Mebarkia。