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凤凰山边坡位于黄土梁峁区,相对切割深度100~200米,坡度25~50°,坡体顶部为高达10米的垫方土层,环境地质条件极为不利,经调查可知,边坡具有明显的变形迹象,一旦破坏,将会对山顶建筑及山前居民的生命财产带来严重危害。
论文在详细调查和勘察凤凰山边坡的环境地质、工程地质及气象水文特征的基础上,对其变形破坏机理进行了深入研究,在如下方面取得了一些成果:首先,对黄土高边坡的地质结构进行分析,得出研究黄土高边坡的结构模型包括新老黄土组合型及黄土、其它岩土组合型两种模型;黄土高边坡的节理按成因可分为垂直节理、风化节理、滑塌节理、湿陷节理四类;黄土高边坡由层状结构、边坡底部泥质软弱带、不连续结构面三种结构类型构成。
其次,对黄土高边坡变形破坏形式及其影响因素进行了分析,得出黄土高边坡的变形破坏形式主要有:崩塌、滑塌、坡面冲刷、坡体湿陷变形、泥流几种,其中滑塌又以蠕滑-拉裂、剪出口形成—坡体突滑、下卧层相对隔水,地表水入渗及沿裂隙灌入产生滑移破坏三种方式发生破坏;将影响边坡变形破坏的因素归纳为内在因素、外在因素两个方面,其中内在因素包括地形地貌、地层岩性、地质构造、植被作用四个因素,外在因素包括大气降水、地表水及地下水的作用、风化及卸荷作用、人为作用。
再次,从降雨入渗、沉降变形两方面探讨在雨水、荷载等因素影响下黄土高边坡的变形破坏机理,经过研究可以发现:降雨入渗通过降低土体的抗剪强度、增加坡体的容重、增加孔隙水压力三种途径使坡体产生变形破坏,同时集中降水形成了饱和带,饱和黄土的蠕、滑动液化也可以导致黄土高边坡的破坏;应用ANSYS软件对荷载作用下黄土高边坡的变形破坏进行有限元分析,可以发现荷载使坡体的应力发生了重新分布,并在坡脚发生了应力集中,在荷载的作用下坡体产生较大沉降,其中垫方层沉降量最大,达0.62米。
最后,本文采用灰关联分析法,对边坡的防护措施进行优选,认为排水+卸荷+换土夯实+排桩式锚杆挡墙+压脚方案为最优方案,经实践验证,效果较好。