黄土地区公路边坡稳定性评价

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近年来,我国的基础设施的建设步入了快车道。高速公路的建设是基础设施建设中非常重要的一环,随着西部大开发战略的不断实施,黄土地区的高速公路也开始了大量兴建。这些公路多穿越山区,出于环境保护方面的考虑,在路线设计中不可能再沿袭过去“选优避劣”的做法,由人工深挖高填而形成的公路边坡打破了黄土地区原有的地质环境平衡,以致出现了“无路不坍、无路不垮”的现象,其严重阻碍了我国的经济建设,威胁着人民生命财产安全。鉴于此,论文依托陕西省交通厅科研项目“高速公路黄土高陡边坡预警研究”,围绕黄土边坡稳定性的影响因素和评价方法这一关键问题开展了针对性的研究工作。通过已发生的黄土边坡破坏案例的总结与分析、黄土物理力学特性与强度的室内试验,研究了影响黄土边坡稳定性的主要因素;通过数值模拟、敏感性分析和灰色关联度等分析方法,研究了影响因素的重要程度并给出了权重的取值方法,在此基础上形成了基于最大隶属度原则的黄土边坡模糊综合评价模型方法,并对依托工程的主要边坡开展了稳定性分析。以稳定性分析成果为依据,开展了有针对性的边坡稳定性长期监测,监测结果亦验证了本文提出的稳定性评价方法的合理性和准确性。具体研究工作如下:  1.收集整理了403个黄土边坡破坏工程案例,对边坡的坡高、坡型、坡度及对应的降雨量等进行了统计分析,研究了黄土边坡的破坏形态;坡高、坡型、坡度等边坡主要指标和降雨量等环境因素对黄土边坡稳定性的影响程度。在此基础上结合依托工程(黄延高速)的地质特征、气候条件和边坡设计资料,确定了影响黄土边坡稳定性的主要因素,如坡度、坡高、弹性模量、重度、强度指标等。  2.针对影响边坡的主要因素,通过现场取样室内加工的方式,开展了黄土的基本物理性质试验、研究了黄土的物理性状;开展了不同重度、不同含水量的直剪试验和核磁共振试验,研究了不同含水率条件下黄土的强度参数及其随含水率的变化关系及其在微观上的表现形式,为研究黄土边坡的稳定性提供了参数支撑。  3.以403个边坡灾害统计数据为依据,结合依托工程的实际情况,确定了黄土边坡单因素分析模型,采用数值分析软件Geostudio,开展了影响边坡稳定性的主要因素的参数敏感性分析并进行了重要性排序。采用灰色关联度法,结合敏感性分析成果,开展了坡高等几个参数的权重系数研究,在此基础上借鉴已有的黄土边坡稳定性分级标准,采用最大隶属度原则,建立了基于模糊综合评价方法的黄土边坡稳定性评价模型。  4.采用本文提出的基于模糊综合评价方法的黄土边坡稳定性评价模型,对依托工程的典型边坡开展了稳定性评价分析。在此基础上针对不稳定边坡和高陡边坡开展了边坡变形的自动化长期监测,通过对变形监测数据的分析和边坡现场实际的地质调查结果,论证了本文提出的黄土边坡稳定性评价方法的合理性和正确性。
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