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)的實施，作為帶動西部經(jīng)濟發(fā)展的交通運輸工程(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)公路建設更是得到迅猛發(fā)展。 在地質背景復雜的黃土地區(qū)進行公路建設中，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難題。同時，經(jīng)過近十年高等級公路的運營，對大量黃土路塹邊坡的使用狀況已有初步的認識，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科技項目“黃土地區(qū)公路高邊坡防護技術研究(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查，結合室內外試驗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、物質組成、結構構造及水文地質等條件，總結出了的黃土路塹高邊坡的八大類地質結構類型模型。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)定性分析以及防護工程設計都具有非常重要的實際意義。 (2)將現(xiàn)場調查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計提供了設計參考依據(jù)。該數(shù)據(jù)庫將變權思想應用到屬性權值的計算中，體現(xiàn)了權重對環(huán)境的敏感性，計算結果更加接近實際。 (3)根據(jù)大量調查資料和現(xiàn)場沖刷試驗結果，并結合理論計算，總結出了公路黃土路塹高邊坡的適宜坡型(階梯型)和坡面防護措施。同時，結合前人研究成

4、果，提出了公路不同分區(qū)、不同地質結構模型的黃土路塹高邊坡坡型設計和坡面防護方案推薦表。 (4)通過實驗發(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)：水對直剪試驗強度指標的c值影響較大，對ψ影響較小。 同時經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，黃土的物理指標重度的變異性小。抗剪強度指標c和ψ的大范圍統(tǒng)計變異性很大，單個工點統(tǒng)計變異性要比大范圍統(tǒng)計的變異性小。

5、 當采用不同深度的強度指標進行統(tǒng)計分析時，可不考慮參數(shù)相關性的影響。物理指標含水量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。抗剪強度指標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非飽和土強度公式，對取自西禹高速某邊坡的Q2黃土樣，進行基質吸力測試，獲得強度公式中相應的指標。并通過對含水量與基質吸力進行回歸，得到二者的關系式，可依據(jù)含水量計算基質吸力，免

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