黄土地区公路高边坡防护技术研究成果简本

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延黄高速公路湿陷性黄土路段路堑边坡防护分析

延黄高速公路湿陷性黄土路段路堑边坡防护分析

延黄高速公路湿陷性黄土路段路堑边坡防护分析延黄高速公路是连接河南省延津县和山西省黄县的一条重要交通干线,是黄淮海经济区的重要组成部分,对于该地区的经济发展和社会交流起着至关重要的作用。

由于延黄高速公路所经过的地区主要为黄土地貌,其湿陷性黄土路段路堑边坡防护工作面临着很大的挑战。

为了确保延黄高速公路的安全运行,必须对延黄高速公路湿陷性黄土路段路堑边坡防护进行深入分析和有效的防护措施。

一、湿陷性黄土路段的特点延黄高速公路所经过的地区主要为黄土地貌,其黄土层质地松软、容易受水分影响,一旦遇到降雨等自然因素,就容易发生湿陷现象。

湿陷性黄土在受到水分浸泡后,其强度会急剧下降,容易发生边坡坍塌、路基沉陷等安全隐患。

二、路堑边坡防护的必要性针对湿陷性黄土路段的特点,延黄高速公路路堑边坡防护工作的必要性非常突出。

路堑边坡是延黄高速公路重要的交通设施,一旦发生边坡塌方等情况,将会对交通安全造成严重影响;边坡塌方还会导致路面塌陷,给道路维修带来额外的成本和时间成本。

对路堑边坡进行有效的防护非常重要。

1. 加固路基针对湿陷性黄土路段,需要对路基进行加固,以增强其稳定性。

一种常用的加固方式是采用碎石和网格布进行填筑,增加路基的承载能力,防止其发生塌陷。

2. 建立排水系统因湿陷性黄土容易受水分侵蚀,因此必须建立健全的排水系统,及时排除路堑内的积水。

可以采用设置排水沟、安装排水管等措施,有效减少水分对路堑的影响,提高路堑的稳定性。

3. 设置防护设施在路堑边坡处设置防护设施也是非常重要的一项工作。

可以采用设置护栏、安装挡土墙等方式,防止边坡发生塌方,减少对道路交通的影响。

四、湿陷性黄土路段路堑边坡防护工作应注意的问题在进行湿陷性黄土路段路堑边坡防护工作时,还需要注意一些问题。

要根据当地的地质条件和气候特点制定相应的防护方案,确保防护的有效性和针对性;要加强对路堑边坡的日常监测,及时发现隐患并采取相应的处理措施,确保路堑的安全稳定。

延黄高速公路湿陷性黄土路段路堑边坡防护分析

延黄高速公路湿陷性黄土路段路堑边坡防护分析

延黄高速公路湿陷性黄土路段路堑边坡防护分析延黄高速公路位于中国陕西省,是连接延安市和黄陵县的一条重要公路。

然而,该公路的部分路段存在严重的湿陷性黄土路段,这给路堑边坡的防护带来了很大困难和挑战。

本文旨在通过对延黄高速公路湿陷性黄土路段路堑边坡防护的分析,提出有效的防护措施。

一、路堑边坡的特点延黄高速公路湿陷性黄土路段路堑边坡的特点是坡度大、土质软、稳定性差,在雨季或者河水涨潮的情况下极易产生坍塌和滑坡等地质灾害。

此外,路堑边坡还受到路面淋溶和雨水浸泡的影响,容易形成陡坡,导致土体内部的应力和变形加大,从而进一步加剧坍塌和滑坡的风险。

二、防护措施1. 路堑边坡加固对于路堑边坡的加固,可以采用多种方法,如加大坡度,填方加宽、加高,增加下部排水排泥设施等。

其中,加大坡度是比较常见的一种方法,可以有效地减少土体的内部应力,从而降低坍塌和滑坡的风险。

填方加宽、加高也可以有效地提高路堑边坡的稳定性,但需要根据路堑边坡的具体情况进行设计和施工。

路堑边坡排水是防止湿陷性黄土路段地质灾害的关键措施之一。

应根据路堑边坡的具体情况,采取不同的排水措施。

例如,在长时间降雨后,路堑边坡内部的地下水位会升高,超过土体的承载能力,从而引发坍塌和滑坡等地质灾害。

因此,针对路堑边坡的排水,可以采用排水沟或排水管等不同类型的排水设施,及时排除雨水和地下水,降低路堑边坡的稳定性风险。

路堑边坡绿化是一种有效的防护措施,可以有效地稳定土体,减少地质灾害的发生。

绿化可以增加土体的抗冲击能力和抗剪切强度,同时还可以吸收雨水、降低土壤中水分含量,减轻湿陷性黄土路段的危害。

根据路堑边坡的情况和当地的气候条件,可以选择适合的土壤和植物进行绿化,如绿茵草、灌木等。

4. 路面维护路面的维护同样对路堑边坡的防护起到至关重要的作用。

在雨季或者河水涨潮的情况下,路面易出现淋溶、冲刷和污泥堵塞等问题,加剧路堑边坡的滑坡和坍塌风险。

因此,应在路面设置排水设施,加强沟渠的疏通和维护,减少路面淋面、冲刷等现象。

黄土路基高边坡稳定性分析及生态防护技术研究

黄土路基高边坡稳定性分析及生态防护技术研究
第 3期(总第252期)
山西 交通 科技
20 1 8年 6月
SHANXI SCIENCE & TECHNoLoGY of CoMMUNICATIQNS
黄土路基高边坡 稳定性分析及生态 防护技术研究
要启 亮
(太原 市炳坤 公路勘 察设 计 咨询有 限公 司,山西 太原 030006)
摘要 :传统 的黄 土路 基 高边坡 易受地 表 水 的影响 而产 生剥 落、崩塌 、不均 匀沉降等 病 害 ,且 其 防护手段 主要 采 用圬 工结构 ,其严 重影响路 侧 美观 。为此 ,依 托 山西 某 高速公 路 的工程 实例 , 利 用数值模 拟 手段 分析 黄 土路基 高边坡 的 塑性 区及 竖向位 移分布 情 况 ,评价 其 整体稳 定性 ;并 有针 对性地 制 定 了土工格 室生 态防护 方案 ,利 用现 场观 察手段 对 防护 效果进 行全 面评价 。研 究 成果 对 类似 工程 具有较 强的参考 价值 。
近年来 ,国内外学者们针对黄土路基高边坡开 展 了一 系列 的技术 研发 ,提 出 了大量较 为实用 的技 术 方法 。孙德 荣【 结 合辽 西地 区湿 陷性黄 土路基 的工 程 案例 ,深 入分析 了黄 土路基 在各 工况 下 的病 害情 况 ,并 提 出 了湿 陷性 黄土 路基 的处 理措 施 ;蔡 同俊圈 利 用室 内模 型试验 、现场 试验 、理论 分析 等手段 深入 研究了黄土路基的压实特性 ,并提出了其压实标准 , 为 黄土路 基施 工技术 奠定 了 良好 的支撑 ;李金 云『3】等 人结合黄土路基的工程案例 ,利用数值模拟 、现场试 验等手段分析 了强夯处置后的应力应变规律 ,为黄 土路基施工控制提供 了理论基础 ;屈耀辉[41等人结合 郑西高铁黄土路基工程案例 ,提出了湿陷性黄土路 基沉降控制的技术体系 ;许兴旺 依 托郑西 、西宝、大 西高 铁黄 土地 基 ,对 黄土路 基地 基沉 降变 形控 制参

公路黄土路堑高边坡的监测与稳定性研究

公路黄土路堑高边坡的监测与稳定性研究

公路黄土路堑高边坡的监测与稳定性研究摘要:众所周知,由于黄土区的地形十分复杂,所以若在此区域修建公路便会筑成大量的黄土路堑高边坡,其坡高很陡,横断面较宽且纵断面较长,这就导致加大了工程的难度。

而确保路堑高边坡的稳定性并对其进行有效监测是公路建设中极为重要的事项。

因此,笔者就这一问题进行了浅析,以期为广大的施工建设者提供参考依据。

关键词:公路黄土路堑边坡监测稳定性一、关于黄土路堑高边坡的稳定性的当前状况边坡的变形及破坏是影响黄土路堑高边坡稳定性的重要因素。

一般情况下,边坡的变形及破坏包括两种情况:坡体的整体破坏以及破面的变形破坏。

(一)关于坡体的整体破坏坡体的整体破坏可分为两种,即滑塌与崩塌。

虽然坡体的整体破坏情况在黄土区发生的几率较小,可是却会对公路的建设造成很大的影响。

相对于边坡的变形及破坏的分类来说,黄土路堑高边坡的稳定性也可分为两种,即坡体的稳定性及破面的稳定性。

总坡比对坡体的稳定性具有重要的决定作用,而坡面的稳定性是依据坡体的稳定性来决定应该运用何种坡面与坡型的保护方法,从而防止由于破面的逐渐变形导致的大面积的坡体失去稳定性的情况发生。

(二)关于坡面的变形破坏坡面的剥落以及冲刷侵蚀是破面的坡面变形破坏的主要形式。

在黄土区,坡面的变形破坏是其边坡的变形破坏中最常出现的情况。

尽管破面发生的变形破坏并没有坡体整体的破坏严重,可是却在一定程度上破坏了公路周边的自然环境,还使得公路的养护与维修的成本大大提高同时还加剧了水土流失的现象。

二、关于黄土路堑高边坡的变形与破坏的主要表现形式(一)关于坡面的变形及破坏的主要表现形式坡面的变形及破坏的主要表现形式最常见的可分为两种:坡面冲涮及坡面剥落。

1.关于坡面冲刷的主要体现因为具有湿陷性质的黄土对冲刷的抵抗能力不高,因此,倘若雨水的径流巨大,当挖掘新黄土区的高边坡的过程中,极易出现由于剧烈冲刷所导致的深沟亦或是沟穴。

当由于湿陷性黄土的抗冲刷能力较差。

但是老黄土层对冲刷的抵抗能力却较强,如果并没有较大的水流对其冲刷,便会出现条带状的坡面,可如果有较大的水流对其冲刷,便会出现冲沟形的跌水。

黄土地质高速公路高边坡绿植防护技术的研究

黄土地质高速公路高边坡绿植防护技术的研究

黄土地质高速公路高边坡绿植防护技术的研究摘要:针对陕北地区高速公路高边坡的特点,本文提出了采用穴播绿植对高速公路黄土高边坡进行绿植防护,分析了植草防护的作用机理,并介绍了绿植的施工工艺及方法,通过对试路堑验路段边坡绿植的详细调查研究,从生长季节及坡比等对黄土地质高边坡绿植护坡作用的影响因素进行分析,为类似地段高边坡防护工程提供一定的参考。

关键词:黄土;高速公路;高边坡;绿植防护Study on Green plant Protection Technology for High Slope of LoessGeological ExpresswayHan Xiao-yong1(1 China Railway Guizhou Engineering Company Limited, Guiyang550003)Abstract:According to the characteristics of highway roadbed slope in Shanbei region, the paper puts forward adopting dibbling green plants for vegetation protection of highway loess cutting high slope, planting grass protection mechanism is analyzed, it introduced the construction technology and method of the green plant through detailed investigation and research of test road slope green plant, and slope from growing season than to the loess high slope geology such as the influence factors of green plant slope protection effect is analyzed, provide certain reference for the similar section of high slope protection engineering.Key word:Loess; Expressway;High slope;Green plant Protection1 前言我国西北地区近年来公路建设的快速发展,尤其是在高速公路建设方面,形成了大量的黄土路堑高边坡。

延黄高速公路湿陷性黄土路段路堑边坡防护分析

延黄高速公路湿陷性黄土路段路堑边坡防护分析

延黄高速公路湿陷性黄土路段路堑边坡防护分析随着我国经济的发展,高速公路建设越来越广泛。

然而,在建设过程中,一些特殊条件会给工程带来挑战,例如黄土地形。

黄土是一种特殊的土壤,含有大量的黏土颗粒和其他化学物质,导致其具有较弱的稳定性和易于使路面出现塌陷问题。

为了解决这个问题,我们需要采取有效的措施对黄土地形进行防护,确保道路的安全性和通行性。

1. 地形与气候条件对路堑边坡安全的影响延黄高速公路位于陕西省境内,属于缓冲区的黄土地形。

这种地形会在雨季时受到较大的影响,因为雨水会渗透到路堑中,使渗透面积增加和路堑下降。

再加上黄土的低强度和易溶性,使路堑边坡容易发生湿陷和塌陷。

此外,降雪也对路堑边坡的稳定性造成一定影响。

因此,建设在黄土地形中的道路必须考虑这些因素对路堑边坡安全的影响。

2. 路堑边坡防护措施为了解决该问题,我们需要采取一系列有效的措施对路堑边坡进行防护。

以下是几项可行的措施:2.1 加强路堑边坡的排水在路堑边坡的设计阶段,应该考虑加强排水系统,以便快速排出浸渍进入路基中的水分。

排水系统可以采用土工格栅、混凝土管和泵站等结构来实现。

这些结构能够通过地下排水系统将雨水和路堑中的水分排至路边的水渠中,避免水分对路堑边坡的影响。

为了增加路堑边坡对自然环境的适应能力,可以采用多种方式增加路堑边坡的稳定性。

可以采用加筋土工布、格栅、聚乙烯膜等土工材料来支撑路堑边坡,增加其稳定性。

此外,加强路堑边坡的制造工艺,如注浆固结、仿生植被等,也可以起到增加路堑边坡稳定性的作用。

路堑边坡监测和管理是确保道路的安全性和通行性的必要手段。

采取常规的监测措施,并进行及时的修缮和维护,能够避免路堑边坡湿陷和灾害发生。

此外,对黄土地形的情况进行长期研究、制定技术标准和控制范围,进行规范化管理,可以预防路堑边坡灾害的发生。

3. 结论采取这些防护措施可以有效地解决延黄高速公路湿陷性黄土路段路堑边坡的安全性问题。

通过加强排水、增加稳定性和监测管理,确保公路在黄土地形中的安全性和通行性,不仅提高了人们的安全性和出行便利性,也保护了道路建设的投资和社会资源的有效利用。

延黄高速公路湿陷性黄土路段路堑边坡防护分析

延黄高速公路湿陷性黄土路段路堑边坡防护分析

延黄高速公路湿陷性黄土路段路堑边坡防护分析延黄高速公路是连接陕西延安和河南安阳的一条重要的高速公路,全长约270公里。

延安至黄陵段是延黄高速公路的重要组成部分,全长约30公里。

由于该路段路基经过的区域均为黄土地貌,地质条件较为复杂,加之气候多变,特别是雨水充沛,这给路堑边坡的稳定性带来了较大的挑战。

为了保证延黄高速公路的交通安全和畅通,必须对路堑边坡的防护问题进行深入分析。

一、路堑边坡的地质特点延黄高速公路延安至黄陵段路堑边坡所处的地质地貌主要以黄土和黄土与砂岩相互交错为主,黄土的厚度在5-15米之间,含水率较高。

由于黄土属于易冲刷的软土类,所以在遭受雨水冲刷和侵蚀时容易发生湿陷,导致路堑边坡的不稳定,甚至发生塌方等安全事故。

二、路堑边坡的稳定性问题1. 湿陷性黄土延黄高速公路延安至黄陵段所处区域属于黄土高原,黄土地质条件下受雨水浸润后容易发生湿陷。

当黄土中的吸水量增多时,土体内部水分含量增加,土体密度减小,使土体强度降低,从而导致边坡松散、液化和塌方等不稳定现象。

2. 地质构造延安至黄陵段路堑边坡所处地区地质构造复杂,受地震、滑坡等自然灾害的影响,地下水位高,季节性降雨较多,这些因素都增加了路堑边坡稳定性的难度。

三、路堑边坡防护措施分析考虑到延黄高速公路延安至黄陵段路堑边坡所处地质条件和气候特点,需要采取一系列有效的防护措施来保障路堑边坡的稳定性和安全性。

1. 加固边坡对于已有的路堑边坡,可采取加固措施,包括土石方加固、喷锚、挖槽加固等工程措施。

通过这些加固措施,可以增加边坡的稳定性和抗湿陷能力,减少因湿陷导致的边坡塌方风险。

2. 排水防渗由于黄土地质条件下容易发生水土流失和渗漏,因此在路堑边坡的设计和施工过程中,需要加强排水和防渗措施。

包括设置排水沟、排水管道,加设防渗帷幕等,以减少地下水位对边坡的影响,降低边坡湿陷的可能性。

3. 植被覆盖在路堑边坡上进行植被覆盖可以有效减少土壤侵蚀和水土流失,增强土壤的抗冲刷能力,改善边坡的稳定性。

黄土地区边坡防护措施研究

黄土地区边坡防护措施研究

黄土地区边坡防护措施研究发布时间:2022-11-28T05:36:48.976Z 来源:《城镇建设》2022年第14期第7月作者:刘爱文寇帮继高财源[导读] 黄土在地球上分布甚广,主要位于北半球的中国、俄罗斯、欧洲地区以及北美等地。

刘爱文、寇帮继、高财源中国水利水电第三工程局有限公司陕西省西安市 710024摘要:黄土在地球上分布甚广,主要位于北半球的中国、俄罗斯、欧洲地区以及北美等地。

其中黄土在我国面积分布、厚度覆盖都堪称世界之最。

由于自第四纪晚期气候环境不断演变,地质环境受到了冲击变得十分脆弱,尤其是黄土地区受自然和人为活动影响,时常发生黄土沉陷、黄土滑坡、黄土泥流等自然灾害。

黄土地区高边坡防护与生态景观建设,在高边坡防护问题的基础上,提出有效的防护和生态景观建设措施及建议。

关键词:黄土边坡;地质灾害;防护措施近年来,随着公路建设的飞速发展,陕西、甘肃等省区出现了大量的黄土高边坡,由于特殊的地形地貌、土体性质,导致边坡开挖后形成滑坡、崩塌破坏,此外,黄土坡面的剥落、冲刷严重,这些对公路的安全运营带来较大影响。

一、黄土的分布黄土高原位于我国中西部,乌鞘岭以东、太行山以西,长城以南,秦岭、伏牛山以北为黄土所覆盖的广大地区。

从地貌结构上分为三种类型,一是基岩裸露为主的山地,部分被黄土覆盖,如六盘山、中条山、吕梁山等;二是上部为深厚黄土层所覆盖,基底为基岩,此种类型分布最广,形成黄土塬、梁、峁等地貌形态,黄土厚度最大,深切沟谷纵横,最能显示黄土地貌、地层特征的地区,如陇东、陕北、山西等广大区域。

三是断陷盆地、谷地分布的深厚黄土及黄土状土,如渭河盆地等。

黄土高原地区由于位于内陆,四周为山脉所围绕,发育多个封闭型内陆盆地,区内为典型的大陆性气候特征。

温差大、降雨量小、蒸发量大,湿度小,气温变化大,冰冻时间长等特征。

区内基底多为上古生界及中生界碎屑岩类,岩石软硬不均,形成河谷、丘陵等,全新统新近堆积黄土称为黄土状土,包含冲洪积和各类重力堆积成因,由于堆积年代短,颜色杂,土质不均匀,结构松散,力学性能与新、老黄土相差较大,具高压缩性,地基承载力很低,通常分布在黄土塬梁边缘的坡脚和斜坡后缘、低阶地或冲沟口等地段,工程地质性能较差。

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交通部西部交通建设科技项目合同号:2001 318 000 20黄土地区公路高边坡防护技术研究成果简本陕西省公路勘察设计院长安大学2004年12月黄土地区公路高边坡防护技术研究成果简本课题承担单位: 陕西省公路勘察设计院课题协作单位: 长安大学课题负责人: 李子青赵之胜报告编写人: 赵之胜谢永利倪万魁孔金玲主要参与人员:李子青赵之胜谢永利倪万魁孔金玲史志军张亮杨晓华刘海松高凤亮王文生高德彬石昊南杨泓全颜斌报告审定:李子青赵之胜日期: 2004年12月一、研究目标本项目以黄土地区重大公路工程为依托,采用“点”与“面”结合、室内试验与现场试验相结合以及理论计算与实体工程验证相结合的技术手段,重点解决公路黄土高边坡稳定性评价、坡型设计、边坡防护等技术难题,提出一套适合黄土高边坡的稳定性分析、设计和防护方法,从而大大提高公路黄土高边坡设计与防护的科学性与经济性,改善公路沿线的生态环境。

二、研究内容1公路黄土高边坡地质结构模型研究;2黄土土性参数统计分析研究;3非饱和黄土强度实验研究;4公路黄土高边坡稳定性分析研究;5 公路黄土高边坡推荐设计坡型研究;6公路黄土高边坡防护技术研究;7公路黄土高边坡防护决策支持系统研建。

三、研究工作所取得的主要科技成果本项目通过对陕西、甘肃、宁夏、青海、山西、河北和河南七省区黄土丘陵、黄土塬、黄土梁峁及高阶地区已建公路高边坡的现场调查、勘测、现场试验和系统的室内试验与分析计算,历时三年多,主要在九个方面取得了进展,总结如下:1 黄土地区公路工程地质综合分区研究在现场调查和总结前人研究成果的基础上,系统研究了黄土高原区的自然地理环境、地形地貌、地层特征、地质构造以及黄土的工程特性,编制了黄土地区公路工程地质图(1:2000000),参考原公路路基规范,划分出东南区(Ⅰ区)、中部区(Ⅱ区)、西部区(Ⅲ区)、北部区(Ⅳ区)等四个工程地质区。

重新统计了各区黄土的主要物理力学性质指标,是对原路基规范的补充和完善,为黄土地区的公路工程建设提供了宝贵的基础资料。

2 公路黄土高边坡地质结构模型研究对黄土地区高速公路和一级公路,以及国道307、309、310、312、316、210、211、212、108、109等进行了现场调查。

调查线路总里程近10000 km,实测公路黄土高边坡251处,编制出黄土高原地区公路高边坡分布现状及坡型图(1:2000000)。

依据黄土的成因时代、物质组成、结构构造及水文地质条件等,将黄土地区公路黄土高边坡划分为八大类,分别为新黄土单一结构(Ⅰ)、新老黄土组合型(Ⅱ)、老黄土单一结构型(Ⅲ)、老黄土与古黄土组合型(Ⅳ)、老黄土与红粘土组合型(Ⅴ)、黄土与基岩组合型(Ⅵ)、新黄土与阶地冲积层组合型(Ⅶ)和老黄土与红粘土及基岩组合型(Ⅷ)。

编制出黄土地区公路高边坡地质结构类型图(1:2000000),总结了各地质结构模型的分布规律和特征,这对公路黄土高边坡稳定性分析以及防护设计都具有非常重要的实际意义。

3 黄土土性参数统计分析研究采用传统法和规范法对各区黄土的主要物理力学指标进行了统计分析,结果表明新、老黄土的物理指标γ变异性低,其标准值与均值相差不大,但抗剪强度指标c和ϕ的变异性很大,依勘察规范所计算的标准值比均值成倍减小。

因此在黄土高边坡设计中,黄土的物理指标可按标准值选取,而抗剪强度指标不宜采用标准值。

黄土层与古土壤层无论从物质组成,还是从物理力学性质均表现出明显的差异。

在古土壤底部的钙质结核层位,锥尖阻力成倍增大,有明显的峰值。

因此,黄土土性的空间自相关距离从宏观上说应与其分层厚度基本一致。

由于新黄土(Q3)和老黄土(Q22 )的层厚较大,古土壤层少而薄,因此在黄土高边坡稳定性分析中,可作为均匀土层对待。

而对古土壤层较多的老黄土(Q 12)和古黄土(Q 1)应在详细研究其空间自相关性的基础上进行统计分析,或近似按厚度加权平均值选用。

钙质结核层的存在对土体的稳定性是有利的,也应给予足够的重视。

4 非饱和黄土强度特性研究① 通过大量室内试验,研究了非饱和黄土抗剪强度、结构强度与基质吸力(含水量)之间的关系,首次提出了用结构强度表示的抗剪强度公式:s f q c λϕστ+'+'=tan式中s q 为结构强度;λ是与土的结构有关的一个参数,反映出了结构强度对不稳定粘聚力的贡献。

对于粉土、粉细砂、细砂、饱和土来说,粘聚力很小或者几乎没有,这时λ数值等于1.0,而对于粉质粘土和结构性黄土来说,λ数值大于1.0。

该公式计算简单,参数确定简易,在实际工程中将有着广泛的应用前景。

② 在控制吸力的非饱和黄土三轴试验研究基础上,把结构强度引入非饱和土的非线性模型中,提出了一个较完整的非饱和黄土的非线性模型,natm a atm a s f t p u kp u q c R E ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡'-+'+'-'--=3331sin )(2cos ][2))(sin 1(1σϕσϕλσσϕ ③ 采用先进的三轴CT 试验技术,研究了原状Q 3 和Q 2黄土剪切过程中的细观结构损伤规律,认为原状非饱和Q 3黄土的应力应变关系曲线是一种强硬化型,而Q 2黄土的应力应变曲线是弱硬化型。

5 首次开展了原状黄土边坡变形破坏机理离心模拟试验研究在禹门口—闫良高速公路K173+079路堑边坡段, 共取体积为100×70×50㎝3原状黄土样12件。

其中,Q 3土样6件,Q 2土样6件。

对不同坡型黄土边坡的稳定性、降雨对边坡稳定性的影响和黄土边坡的破坏特性与机理等进行了模拟研究。

结果表明:①黄土路堑边坡在破坏前发生急剧压缩沉降,而侧向位移不显著。

若原状黄土边坡发生明显侧向位移,则边坡已发生破坏。

②对于高30~40m的直线形黄土边坡,当坡比为1:0.2~1:0.3时,其滑面形状上部为直立面,中部为一直线,下部为圆弧形。

对于下陡上缓、下缓上陡型和台阶梯黄土高边坡,其滑面形状上部为直立面,中下部近似为圆弧形,形成滑塌破坏。

③边坡变形破坏是一个渐进过程,即坡高1/3处首先发生剪切破坏,形成剪裂隙,接着边坡顶部产生张裂隙,随后边坡下部剪裂面与顶部张裂隙不断扩展,最后滑裂面贯通,边坡发生整体失稳。

6 公路黄土高边坡稳定性研究①对已建公路黄土高边坡的变形破坏类型、防排水措施及效果、植被发育状况等进行了调研,分析了影响边坡稳定性的主要因素。

选择代表性黄土边坡,分别采用圆弧法、裂隙圆弧法和裂隙法进行了稳定性分析验算,发现圆弧条分法计算结果最大,裂隙圆弧法次之,裂隙法最小。

裂隙法是针对线性坡型,坡高小于30m的情况下得出的。

目前高等级公路黄土高边坡(大于30m)的坡型通常为阶梯形,在边坡开挖过程中逐级开挖,边坡侧向应力逐渐释放,边坡顶部出现深度一般较小的局部拉张裂隙。

因此裂隙法夸大了边坡的实际裂隙深度,减小了滑弧长度,使得稳定性计算结果偏小,为此,本课题建议采用裂隙圆弧法对黄土高边坡进行稳定性评价。

②有限元模拟分析表明,边坡中部大平台的存在,将坡体分为两个相对独立的坡段(上、下段),剪应力在大平台附近形成向坡里移动的曲线,即剪应力发生偏转,难以形成圆弧状的剪应力轨迹,意味着发生破坏的可能性减小。

因此对于多级黄土高边坡,边坡中部大平台是保持黄土高边坡稳定的关键。

③通过实体工程降雨入渗试验和有限元数值模拟分析均表明,在百年一遇降雨条件下,坡顶和平台部位入渗深度为 1.5~2.0m,饱和带深度小于1m,坡比为1:0.4~1:0.5的坡面,入渗深度小于1m,饱和带深度小于50cm。

降雨入渗虽对边坡的坡面稳定性有一定影响,但对边坡的整体稳定性影响不大。

这与物理模拟实验结果基本一致。

7 公路黄土高边坡推荐设计坡型研究以“宽台陡坡”的设计理念,经过大量分析验算,并考虑到边坡地质结构模型和防护工程的实际需要,提出了黄土地区各工程地质区公路高边坡的坡型设计推荐方案(表1)。

该方案已在陕西省在建和拟建公路黄土边坡设计中推广使用,填补了现行公路路基设计规范中有关黄土高边坡设计的空白,对黄土地区的公路建设将产生深远的影响。

8 公路黄土高边坡防护技术研究①通过对土钉墙在绛法公路K1+616跨线桥黄土高边坡加固工程的应用研究,分析了土钉墙的作用机理,总结了土钉墙的施工工艺与质量控制。

认为在较详细掌握黄土的物理力学性质和高边坡可能出现的破坏机理的前提下,土钉墙加固公路黄土高边坡的高度可达30m。

这是对原有土钉墙应用范围的发展。

②选择阎良—禹门口高速公路芝川河桥头K30+125路堑边坡段、K173+079路堑边坡段、西安绕城高速公路南段K65+655分别采用平台植树、三维网厚层基材植草和三维植草防护方案,实验对比了各种方案的防护效果、造价和施工工艺,并采用先进的人工降雨系统对三种防护方案进行了现场冲刷试验,证明了平台植树是一种较理想的防护措施(照片1)。

制定了边坡坡面防护设计的基本原则和工作程序,提出了黄土地区公路高边坡防护的推荐技术(表2),对提高黄土地区公路边坡防护技术水平、保护生态环境、修订和完善有关规范都具有重要的理论指导和实际意义。

③提出了三种复合型生态防护技术设计、施工工艺流程、质量监测标准。

对比三种复合生态防护技术的施工工艺和工程造价,表明绿化防护板生态护坡技术优势更加明显(照片2)。

④总结了数十条黄土地区公路边坡排水设计经验与教训,对传统的平台截水沟进行了改进,提出了三角形、半圆形和蝶形三种平台截水沟的设计方案。

照片1 西禹高速公路K36+850处高边坡平台植树防护效果(种植一年后)照片2 黄陵-延安高速公路道南隧道出口绿化防护板生态护坡效果图9 公路黄土高边坡防护决策支持系统研建以GIS 为开发平台,建立了黄土高边坡基础信息数据库和专业评价模型库,通过系统集成,实现了信息的可视化提取、分析评价和基于“模糊综合评判”的边坡防护决策分析功能(照片3)。

边坡稳定性分析 照片3 公路黄土边坡防护决策支持系统功能界面系统主界面查询对话框防护决策对话框②具有黄土、古土壤、钙质结核互层结构的坡体,单级坡比可取下限值。

③高等级公路坡比应取上限值。

④基岩出露部分,单级坡高可适当增大,不宜设大平台。

四、研究成果应用项目研究过程中,课题组始终贯彻“科学研究与工程实践紧密结合,为公路建设服务”的指导思想,通过对现场调查、室内试验、现场试验和分析计算结果的总结,及时将研究结果反馈给有关公路建设部门,为设计优化,方案变更提供了理论依据。

(1)本课题提出的“宽台陡坡”设计理念,在黄陵—延安高速公路43处黄土高边坡设计中得到全面应用,并在施工过程中对个别边坡根据现场调查和分析计算结果,及时调整了设计方案,保证了工程建设的顺利进行。

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