基于响应面法的砂质黄土路堑高边坡稳定性研究

为给砂质黄土路堑高边坡设计提供参考,以甘肃某山区砂质黄土路堑高边坡为工程依托,采用强度折减法研究坡高、坡率和台阶高度对边坡安全系数的影响规律,在此基础上采用响应面法,以边坡安全系数为基准对黄土路堑高边坡坡形进行优化设计。研究结果表明:边坡稳定安全系数(F S)与单级坡高呈负相关关系,与单级坡率、台阶宽度呈正相关关系;坡形参数对边坡F S影响程度为:台阶宽度>单级坡高>单级坡率;基于回归模型方程给出的数值解得到不同坡高(H)条件下的最优坡形设计方案。研究结果可为西北砂质黄土高边坡稳定性设计和针对性治理提供理论基础。

宁夏中南部5 m分级黄土边坡稳定性模拟研究

以宁夏已建黄土地区公路资料为基础,通过有限元模拟计算宁夏中南部黄土地区公路路堑边坡,研究单级5 m自然边坡情况下,坡率、平台宽度、中间宽平台等各因素对边坡安全系数的影响,并结合规范、占地、土方等综合因素,提出20 m以下不同开挖深度下推荐的路堑边坡形式,为今后宁夏黄土地区公路路堑边坡设计提供借鉴及参考。

黄土路堑边坡植物纤维防护效果试验研究

针对中国西北黄土地区公路边坡常出现的冲蚀、剥蚀等病害,提出一种新型植物纤维防护技术。该技术将黄土、麦秸秆、草籽等材料混合后,喷射至黄土边坡表面形成植物纤维层。通过植物纤维层的联结、加筋和分散坡面径流等作用及植被的降雨截流、削弱溅蚀、抑制坡面径流、加固坡面等作用,可有效减少黄土边坡冲蚀、剥蚀等坡面病害的发生。对比在平凉至定西高速公路开展的植物纤维防护边坡与黄土裸坡的模拟降雨试验结果证明,植物纤维防护有效降低了降雨过程中边坡的含沙率与累积冲蚀量,对冲蚀等黄土边坡坡面病害有较理想的防治效果。

黄土路堑边坡开挖变形机理的离心模型试验研究

利用离心模型试验揭示了黄土路堑边坡在开挖过程中的变形破坏特征,结果表明:开挖前,坡体变形以自重应力作用下的竖向变形为主,开挖后,堑坡坡体中后部土体以垂直向下变形为主,前部土体变形以水平变形为主,而且坡体前部的变形远大于中后部的变形;同时结合变形特征,系统分析了黄土路堑边坡开挖过程中主滑段滑带土的强度变化规律,认为黄土路堑边坡开挖变形破坏的力学机制总体上应属于蠕滑-压致拉裂机制。

根据参数反演结果分析非饱和黄土边坡破坏机理

边坡的变形破坏本质上有两方面的因素控制,(1)开挖或堆载引起斜坡内应力的重分布;(2)地表水渗入或地下水变动引起其抗剪强度的变化。大部分黄土路堑边坡位于地下水位以上,斜坡开挖以后,应力不再改变。如果不是在人工灌溉区,其破坏大多可归结为降雨入渗引起的黄土抗剪强度的降低。对于非饱和黄土来讲,其孔隙水压力为负值,传统的Terzaghi有效应力原理不适用于Mohr-Coulomb抗剪强度公式,而Bishop的非饱和土有效应力公式中参数测定周期很长,技术还不是很成熟,目前在实际工程中应用还不现实。如何基于目前常规的测试方法,合理地确定边坡抗剪强度参数,是值得研究的问题。本文对局部发生滑坡的山西吉家塬黄土路堑51.6m高边坡,采用Bishop法反演边坡c、φ值;取边坡上的黄土样,测了不同含水率试样的直接快剪强度参数。将试验结果与反演结果对比发现,含水量在接近土样塑限时的直接快剪试验结果与反演结果较为接近。塑限是土的一个状态界限指标,即固态到塑态含水量的界限值。土由固态进入塑态,土强度显著降低,此时最容易发生变形破坏,这符合土体稠度状态和强度变化的本质。因此建议在黄土边坡设计中,一般可取塑限含水量下的直接快剪强度指标作为边坡稳定性评价的指标。

综合模糊识别下的黄土边坡断面优化

根据影响黄土路堑边坡断面设计的经济性、安全可靠性、抗冲刷性、施工技术的成熟性及环保性等5个指标,建立边坡断面设计各指标的模糊判断矩阵,将定性指标转换为模糊值。有效组合主、客观权重,建立了基于主客观权重综合模糊识别的边坡断面优化决策模型。计算结果表明:该模型能避免决策或评价结果的主观随意性,减少了目标的客观权重与实际情况之间的误差,符合人工决策的一般过程,较易体现专家的意见和边坡的客观实际情况,有利于提高路堑边坡断面优化的决策精度。

植树防护在黄土路堑高边坡坡面防护的应用

针对黄土路堑高边坡坡面特点,提出了采用植树防护对公路黄土路堑高边坡进行植被防护。并简要分析了植树防护的作用机理,并通过现场人工模拟降雨,分析了植树防护对黄土路堑坡面的护坡效果。试验表明:植树防护效果良好,且造价低廉,成活率高,易于后期养护等优点,为该项技术在黄土路堑边坡坡面植物防护提供有益的参考。

厚层基材喷播植草黄土路堑高边坡防护技术研究

针对黄土路堑高边坡坡体结构与坡面变形特点,提出了采用厚层基材喷播植草法对公路黄土路堑高边坡进行防护。并简要分析了厚层基材喷播植草护坡作用机理。通过现场人工模拟降雨,分析了厚层基材喷播植草护坡效果以及降雨对裸露黄土路堑边坡的侵蚀机制。试验表明,厚层基材喷播植草防护效果良好;在暴雨条件下,古土壤的破坏方式不同于黄土,且更易于侵蚀。

基于模糊相似优先比的黄土路堑高边坡稳定性评价

充分挖掘大量已知其稳定性状况的公路黄土路堑高边坡,根据模糊相似优先比的概念,构造了一个基于模糊变权相似优先的边坡范例推理模型。对每一个黄土边坡稳定性的影响因素,分别建立边坡的目标范例与源范例之间的模糊相似优先关系。经过影响因素之间的两两比较,获得了不同的影响因素下边坡的目标范例与源范例之间的相似性序列,在确定影响因素各自的权重之后,经计算可获得边坡的目标范例与源范例之间的综合相似性序列,从而最终找出与边坡的目标范例最相似的源范例,进而实现了黄土边坡目标范例的稳定性评价。实例分析表明:边坡稳定性评价结果与其实际状态吻合较好。

宝鸡市黄土工程边坡抗滑挡墙防治失效问题研究

论文基于对陕西省宝鸡市黄土工程边坡防护工程的系统调查测绘,针对普遍存在的抗滑挡墙防治失效问题进行了研究,提出了抗滑挡墙3种失效模式:黄土泥流越顶、墙体剪切破坏和挡墙"坐船随行"。以岭南滑坡抗滑挡墙防治失效为例,开展了黄土土力学测试,运用极限平衡法对滑坡推力进行了复核,分析了不同失效模式对应的成因机制。研究表明:(1)黄土工程边坡失稳多受工程切坡和降雨的双重影响。(2)坡面排水系统不完善、表层土体松散、降雨及坡体局部存在积水洼地是导致黄土泥流发生的主要影响因素;挡墙有效埋深不足是发生"坐船随行"的主因。(3)最后对解决黄土工程边坡抗滑挡墙失效问题进行了对策探讨。

黄土公路阶梯状高路堑边坡稳定性研究

为揭示黄土公路阶梯状高路堑边坡的稳定性状,依托阎良—禹门口高速公路黄土高边坡工程,对非扰动黄土阶梯状高路堑边坡模型进行离心试验研究,采用有限元分析软件ANSYS对阶梯状高路堑边坡稳定性进行数值分析,深入研究黄土公路阶梯状高路堑边坡的变形发展过程、破坏特征及其稳定性。研究结果表明:非饱和黄土阶梯状多级矮坡在发生破坏前会发生明显的侧向变形,最大水平位移发生在1/3坡高且向内平距2/3坡脚处,边坡的变形存在先垂直、后水平的特点;非扰动黄土边坡发生侧向变形时,在坡内存在很短距离的无水平应变区;黄土阶梯状多级矮坡的稳定性主要受宏观坡率的控制,高边坡的整体稳定性不受次级矮坡的影响;阶梯状多级矮坡利用黄土的直立特性,采用大于70°坡角的多级矮坡来消除降雨对坡面的冲刷,可最大限度地增加坡面的降雨入渗量,减少坡面产流,为防护边坡植物的生长创造好的立地条件。阶梯状多级矮坡是黄土地区公路路堑边坡较好的一种坡型,具有良好的工程和应用价值。

公路黄土路堑高边坡稳定性的CAT分析

本文利用岩土工程有限元分析程序,对公路黄土路堑高边坡开挖过程进行模拟分析,得出了高边坡的变形特性和稳定性的变化规律,从而为公路黄土路堑高边坡的设计和施工提供了参考依据。

工程切坡诱发黄土滑坡成因机制研究

伴随着城镇化进程的提速,黄土地区由于工程切坡诱发了大量的工程滑坡。为了研究典型工程黄土滑坡的成因机制,以宝鸡市扶风县飞凤山滑坡为例,开展了野外地质灾害详细调查,同时进行原位渗水试验和原状黄土、古土壤试样土-水特征曲线测试。试验结果表明:当黄土存在小孔洞等结构性问题时,渗透系数可达10^(-4) cm/s量级,为中等渗透性等级;土-水特征曲线试验求得古土壤的进气值为11.5 k Pa,大于黄土的9.0 k Pa,同时曲线也显示了古土壤和黄土干湿交替过程中,强度和变形的演化出现分化。在试验结果分析基础上,指出工程切坡是滑坡发生的主要诱发因素,由此触发了土体一系列物理化学链锁反应,尤其是强化了土-水耦合作用的影响,催化了滑坡的发生。最后,提出了飞凤山滑坡的破坏模式为滑带双向发展、兼具滑塌灾害部分典型地质特征的渐进式破坏。

冲扩桩施工对邻近黄土路堑边坡的动力影响分析

针对黄土地区边坡稳定性问题,结合某桩锤冲扩桩实体工程,运用Midas/GTS有限元软件,分析打桩施工作用下邻近黄土路堑边坡的动力响应特性。结果表明:打桩距离在15m内时,边坡动力响应明显,响应持续1.5s左右,且随着打桩距离的增大,动力响应减弱明显;边坡地形对于边坡的动力响应具有明显的放大效应;变坡点处由于应力集中,其响应值大于坡中点。实际工程中应结合现场地质情况和场地条件,对边坡进行防护与加固。

渗透对非饱和原状黄土高边坡土压力和水平位移影响的试验研究

通过现场原位试验,对非饱和原状黄土垂直高边坡在坡顶浸水渗流作用下的土压力变化及切坡临空面位移进行现场试验研究,试验结果表明:(1)切坡坡顶浸水后,土压力强度增加迅速,截止滑坡前,土压力强度比浸水前增大约4倍;(2)滑坡发生后,实测的滑移面形态及剪出口位置在切坡高度H的1/3处,而并非发生在坡脚处;(3)非饱和原状黄土垂直切坡的土压力强度是由下滑土体自身的剩余下滑推力引起的,这与经典土压力理论有一定差异;(4)土压力强度变化与边坡临空面水平位移没有对应关系,也是非线性的;(5)在切坡浸水渗透试验过程中,土压力强度变化过程可划分为3个阶段:第一阶段滑动土体的力学性质改变阶段,第二阶段滑动土体的整体变形阶段,第三阶段滑动土体的整体滑移阶段;(6)对于非饱和原状黄土垂直切坡,本次实测坡顶水平位移在10 mm时滑坡,可考虑对于该力学特性的黄土水平位移10 mm为预警值。

降雨条件下阶梯状黄土边坡稳定性试验

为揭示黄土公路阶梯状高路堑边坡在降雨条件下的稳定性状,依托陕西某高速公路黄土路堑边坡工程,进行了现场试验和数值模拟,并通过离心模型试验,研究了阶梯状黄土高路堑边坡在降雨条件下的变形发展过程、坡面降雨入渗规律、涵水与护坡作用以及稳定性分析。研究结果表明:非饱和黄土阶梯状多级矮坡在降雨条件下,边坡的变形存在先垂直、后水平的特点,发生破坏前,会发生明显的侧向变形,在坡内很短距离无水平应变;一般降雨不会影响对阶梯状高边坡的整体稳定性;阶梯状路堑边坡能充分利用黄土的直立特性,来消除降雨对坡面的冲刷,最大限度地减少坡面产流,增加坡面的降雨入渗量;阶梯状路堑边坡还具有边坡防护、水分涵养与景观美化等功能,具有良好的工程和应用价值。

黄土路堑边坡冲蚀破坏各指标间的相关关系

甘肃黄土地区公路路堑边坡受水冲蚀破坏现象十分严重。影响边坡冲蚀破坏的因素很多,如坡顶汇水、坡长、坡度、植被覆盖度、边坡土干密度、粘粒含量、综合抗剪力等。本文通过大量野外调查资料总结了黄土路堑边坡冲蚀的一般规律和边坡冲蚀破坏各指标间的相关关系,并提出了防治路堑边坡冲蚀破坏的若干建议。

郑西客运专线黄土路堑高边坡植被防护技术

以郑西客运专线DK297+183至DK298+420的黄土路堑高边坡为试验段,探讨了采用工程防护与植被防护相结合的方法对黄土路堑高边坡进行防护的可行性,从边坡稳定和坡面植被根系特性两个方面分析了黄土路堑高边坡的适宜坡型,在此基础上进行了植被防护试验。试验结果表明,采用合理坡型,在坡面形成适宜植物生长的土壤环境,并进行植物的合理配置,该植被防护技术可应用于黄土路堑高边坡的防护且有利于植被恢复。

黄土路堑高边坡坡体排水断面优化计算方法

做好黄土路堑高边坡排水系统的设计是保证边坡安全稳定的前提。综合考虑设计降雨重现期、汇流历时、汇水面积等水文参数,根据黄土路堑高边坡的地质、土质及产流特点,应用坡面流理论,推导出流量计算公式。应用该理论公式,讨论了坡度、坡长对设计径流的影响规律。结合水文、水力计算,对黄土路堑高边坡坡体排水设施断面进行优化。该优化法在计算时考虑了当地的地形条件,弥补了公路排水规范法的不足,使结果更准确。本文的研究对完善现有规范,以便适应我国黄土地区飞速发展的公路建设事业具有重要的现实意义。

黄土路堑边坡的失稳破坏因素与变形模式分析

针对黄土路堑高边坡的失稳滑塌现象,文章深入研究了黄土路堑高边坡的各种诱发因素,主要通过对黄土本身的结构、性质、黄土湿陷性和水的影响进行分析,得出黄土路堑边坡失稳滑塌的四种破坏机理与变形模式,即开挖后缘拉裂模式,地表水或雨水入渗沿裂隙灌入形成薄弱面的模式,坡脚掏空致使坡体失去支撑而使黄土裂隙张开的模式,坡面冲刷、湿陷、剥落的模式等。