公路黃土路塹高邊坡穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著國家西部大開發(fā)的實(shí)施，作為帶動西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展的交通運(yùn)輸工程(特別是高速公路)已得到優(yōu)先發(fā)展，尤其西部黃土地區(qū)公路建設(shè)更是得到迅猛發(fā)展。 在地質(zhì)背景復(fù)雜的黃土地區(qū)進(jìn)行公路建設(shè)中，形成了大量黃土路塹高邊坡。這些黃土路塹高邊坡由于縱斷面長、橫斷面寬、坡高極高，工程量巨大，在經(jīng)濟(jì)合理的前提下保證邊坡的整體穩(wěn)定性與坡面穩(wěn)定性，是工程中需要解決的技術(shù)難題。同時，經(jīng)過近十年高等級公路的運(yùn)營，對大量黃土路塹邊坡的使用狀況已有初步的認(rèn)識，這為研

2、究黃土路塹高邊坡的穩(wěn)定性提供了借鑒。 本文依托西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目“黃土地區(qū)公路高邊坡防護(hù)技術(shù)研究(200131800020)”，通過對黃土地區(qū)已建或在建公路黃土路塹高邊坡的大量野外調(diào)查，結(jié)合室內(nèi)外試驗(yàn)和理論計算分析等研究，取得如下主要成果： (1)依據(jù)黃土的成因時代、物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及水文地質(zhì)等條件，總結(jié)出了的黃土路塹高邊坡的八大類地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型模型。同時分析了黃土路塹高邊坡坡面與坡體變形破壞的特征。這對公路黃土路塹高

3、邊坡穩(wěn)定性分析以及防護(hù)工程設(shè)計都具有非常重要的實(shí)際意義。 (2)將現(xiàn)場調(diào)查55個典型邊坡作為范例，首次建立了以范例推理方法為手段的工程類比數(shù)據(jù)庫，為擬建的黃土路塹高邊坡設(shè)計提供了設(shè)計參考依據(jù)。該數(shù)據(jù)庫將變權(quán)思想應(yīng)用到屬性權(quán)值的計算中，體現(xiàn)了權(quán)重對環(huán)境的敏感性，計算結(jié)果更加接近實(shí)際。 (3)根據(jù)大量調(diào)查資料和現(xiàn)場沖刷試驗(yàn)結(jié)果，并結(jié)合理論計算，總結(jié)出了公路黃土路塹高邊坡的適宜坡型(階梯型)和坡面防護(hù)措施。同時，結(jié)合前人研究成

4、果，提出了公路不同分區(qū)、不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的黃土路塹高邊坡坡型設(shè)計和坡面防護(hù)方案推薦表。 (4)通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鉆孔取樣對土樣有一定的擾動性，參數(shù)存在較大誤差，本文根據(jù)探井取樣結(jié)果研究，給出了黃土參數(shù)的修正公式。另外，根據(jù)大量參數(shù)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)：水對直剪試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)的c值影響較大，對ψ影響較小。 同時經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，黃土的物理指標(biāo)重度的變異性小?？辜魪?qiáng)度指標(biāo)c和ψ的大范圍統(tǒng)計變異性很大，單個工點(diǎn)統(tǒng)計變異性要比大范圍統(tǒng)計的變異性小。

5、 當(dāng)采用不同深度的強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計分析時，可不考慮參數(shù)相關(guān)性的影響。物理指標(biāo)含水量w和重度γ本符合正態(tài)分布和對數(shù)正態(tài)分布，少數(shù)符合極值I型分布?？辜魪?qiáng)度指標(biāo)c和ψ部分符合正態(tài)、對數(shù)正態(tài)和極值I型分布，少數(shù)符合威布爾分布。 (5)采用Fredlund非飽和土強(qiáng)度公式，對取自西禹高速某邊坡的Q2黃土樣，進(jìn)行基質(zhì)吸力測試，獲得強(qiáng)度公式中相應(yīng)的指標(biāo)。并通過對含水量與基質(zhì)吸力進(jìn)行回歸，得到二者的關(guān)系式，可依據(jù)含水量計算基質(zhì)吸力，免

6、去測試吸力的麻煩。 (6)根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查的251個黃土路塹邊坡，從中選擇207個典型穩(wěn)定邊坡，根據(jù)公路工程地質(zhì)法的四個分區(qū)，八類地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，建立了坡高與綜合坡度的對數(shù)線性相關(guān)關(guān)系。 (7)建立了基于簡化Bishop法的Monte-Carlo法的邊坡可靠度指標(biāo)計算方法。對四區(qū)八類地質(zhì)模型共142個計算坡高點(diǎn)，12種強(qiáng)度參數(shù)變異系數(shù)組合，進(jìn)行1704次的模擬計算。 根據(jù)對失效概率Pf與可靠度指標(biāo)β變化分析，且考慮目前