基于激光雷达扫描技术的铁路路堑坡率提取算法研究

路堑作为铁路运营中重要的基础设施之一,快速、准确获取其边坡坡率等信息是数字孪生的基本方法,但现有数据采集和处理手段无法满足铁路智能化、信息化的管理需求。本文提出基于激光雷达扫描技术的铁路路堑坡率提取算法,通过设备选型、搭建采集平台、算法研究、误差分析和现场试验,实现了路堑横断面的连续扫描,并通过数据分析提取路堑坡率信息,最后得到路堑边坡坡率。结果表明,该算法能够准确高效地识别路堑边坡类型,提取路堑边坡坡率精度高,在植被的影响下路堑边坡坡率的误差为0.5°~1.8°,挡墙坡率误差为0.2°~0.5°,岩质路堑边坡坡率误差为0.5°~1.6°,实现了提高铁路路堑边坡坡率检测效率的目的。

植被作用下膨胀土渗透和力学特性及堑坡防护机制

以广西膨胀土为研究对象,考虑植被的影响,进行了现场渗透和植被根系加筋作用力学试验,并在试验结果的基础上,对膨胀土堑坡的植被防护作用进行数值模拟。研究结果表明,植被根系的加筋作用和植被的蒸发、蒸腾作用是从两个不同的方面维持边坡稳定的,并且在降雨过程中的发挥过程有着先后的顺序。根系的加筋作用增强了土体的强度,植被的蒸发、蒸腾作用阻止了土体强度的进一步衰减。此外,植被覆盖下土体的吸湿与脱湿过程应采用不同的渗透曲线,由于植被防护在施工后未长成的一段时间内十分脆弱,所以对生长期内的植被根系力学特性进行研究具有重要意义。项目研究成果可为膨胀土地区堑坡植被防护设计和施工的发展和应用提供有益参考。

基于裂隙描述的膨胀土堑坡稳定性分析

以广西白色强膨胀土为研究对象,利用MATLAB软件编制程序对土体裂隙图片进行二值化处理,获得裂隙率与含水率的线性回归关系。现场试验观测表明,雨季前裂隙长期平均宽度0.005 m,利用等效模型,获得表层土体含水率与裂隙间距的相关关系。按照雨水在裂隙中渗流的过程建立裂隙影响下的雨水入渗计算模型,利用不同裂隙间距,来描述裂隙分布。基于裂隙描述的雨水入渗膨胀土堑坡稳定性计算结果表明,是否考虑裂隙对膨胀土边坡稳定性的计算结果影响较大。当裂隙率较高时边坡持续降雨后安全系数会大幅度降低,同时边坡大气剧烈影响深度的加深也会引起安全系数的迅速降低。根据研究结果,对膨胀土边坡治理提出了具体建议。

膨胀土堑坡雨水入渗速率的影响因素与相关性分析

从土体初始含水率和降雨强度2个影响因素出发,通过现场试验分析了膨胀土堑坡雨水入渗速率的变化特性。试验结果表明,对于膨胀土堑坡,一定雨强连续的降雨才能使水分持续有效的入渗;土体含水率的变化主要取决于降雨的历时,而不是降雨强度。雨水入渗过程中,随着土体初始含水率的降低,坡面侵蚀程度有所降低。降雨强度较小时,雨水对坡面侵蚀不大;随着降雨强度的增加,坡面侵蚀逐渐加剧,但侵蚀程度逐渐收敛。植被的存在会改善土体的渗透性,同时也将大大降低雨水对坡面的侵蚀。

膨胀土堑坡稳定性动态风险评估FAHP模型及工程应用

膨胀土作为"工程中的癌症"在我国分布广泛,为有效评估施工过程中膨胀土堑坡的稳定性状况,基于广西、云南、河南、北京等地22条公路膨胀土路段的调研数据,分析膨胀土堑坡的孕险环境、施工期的致险因子及工后动态反馈信息,遴选出主控膨胀土堑坡稳定性的二级8类24项评价指标。通过统计与理论分析相结合,确立各评定指标的分级标准,并采用层次分析法确定指标权重。基于模糊层次分析法(Fuzzy-AHP)计算各指标相对隶属度向量,最终建立膨胀土堑坡稳定性的动态风险评估模型。针对南友路膨胀土堑坡工程,采用所建评估模型分别进行施工前孕险环境评估与施工期及工后致险因子动态评估,与现场工况的对比分析表明,评估结果与堑坡实际工况吻合性较好,验证了该理论与模型的合理性及实用性,为整个施工过程中膨胀土堑坡稳定性等级动态定量识别提供了一种有效的方法和途径。

膨胀岩的湿化特性及其对堑坡浅层溜坍的影响

通过６种膨胀岩的湿化过程观察和机理研究，从试验和理论两方面探讨了膨胀岩的湿化性，并与膨胀性和裂隙性进行了区别。湿化性对堑坡稳定性，尤其是表层溜坍的影响，主要体现在ｃ，φ值随吸水率的增加而降低上。理论计算的溜坍体厚度与锥贯入试验确定的强湿化层厚度相同，说明湿化性是造成堑坡溜坍的主要原因。

高铁堑坡粉质黏土原位强度特性与应力历史效应

针对高速铁路堑坡防护工程不同施工工序中坡体强度参数选取问题,基于原位孔内剪切试验,依托哈佳高速铁路工程,通过成孔后施加不同法向应力水平的固结剪切和先施加较高法向应力(这里称为预加荷载pr)后卸载至某一应力水平再固结剪切等工况下的现场试验,获取堑坡粉质黏土强度特性随荷载施加方式的演化规律.结果表明:粉质黏土原位应力-位移曲线总体上呈弱硬化变形特征;应力历史对粉质黏土的抗剪强度影响显著,主要体现在黏聚力上,预加荷载由0 kPa增加到400 kPa时,土体黏聚力显著增加,增幅在18.7～51.8kPa之间;内摩擦角降幅甚微.粉质黏土的黏聚力和施加预加荷载后的黏聚力增量均与含水率呈线性负相关,但随着含水率的增加,支护荷载存在临界值.黏聚力与预加荷载呈线性正相关,在实际工程中,可根据工程要求达到的安全系数,通过黏聚力和预加荷载的关系反推出所需预加荷载大小,从而为实际工程设计与施工提供借鉴参考.

脱湿速率对膨胀土堑坡稳定性的影响分析

以广西南宁膨胀土为研究对象,设置不同温湿度条件引起的脱湿环境,测试不同脱湿速率作用下,膨胀土的收缩特性以及持水能力,预测不同脱湿速率作用下非饱和土体渗透曲线,并对膨胀土边坡雨水入渗过程进行数值模拟计算。试验结果表明,脱湿速率越小,膨胀土收缩变形越大,这说明自然条件下湿度大的气候里,经过缓慢蒸发,表层土体的膨胀潜势会较大。数值计算结果表明,脱湿速率较小时,降雨后边坡雨水入渗的影响深度较大,这说明,湿度大的气候条件下,长期的蒸发过程,会导致更大的降雨入渗深度,从而不利于膨胀土边坡的稳定。

膨胀土堑坡稳定性分析

提出膨胀土堑坡稳定性分析时应考虑自然营力、膨胀力、孔隙水压力等因素的综合作用。详细讨论了这些因素对堑坡稳定性的影响，提出了膨胀力的作用规律。将这种综合分析方法应用于成都市三环路工程时，得出了较合理的结果。

基于灰色理论的南宁-友谊关高速公路膨胀土堑坡滑坍预测研究

对广西南宁-友谊关高速公路膨胀土路堑边坡施工中出现的大量滑坡问题,进行了详细的现场地质调查,并对其产生原因进行了勘察分析.在此基础上,提出把影响膨胀土边坡破坏的主要因素量化,利用灰色聚类预测理论对膨胀土路堑边坡的稳定性进行预测.结果表明,该预测方法与实际具有较好的吻合性.

裂隙粘土堑坡设计方法

裂隙粘土(以下简称裂土)堑坡的稳定性主要取决于它的坡高、坡率及土体的抗剪强度。本文基于对阳安、焦枝、鸦官三线5个不同裂土地区的调查、试验而提出裂土堑坡设计的公式和设计参数c,φ值的确定方法,同时也探讨堑坡平台宽度和设置位置的确定方法。此外,从我们对全国不同地区的裂土调查表明,除了挖抗滑桩基孔时发现18m以下裂隙为有序分布外,一般情况下均为随机分布。另外还发现,冲积成因的裂土,其裂隙多为随机分布,而残积成因的裂土,其裂隙分布则多为有序。然而,冲积成因的裂土在我国分布甚广,因此本文主要针对冲积成因的裂土,并将它作为均质看待。

百色盆地膨胀岩的特性与堑坡工程

通过试验研究和工程实践，本文总结了南昆铁路所经广西百色盆地下第三系膨胀岩的胀缩性、碎裂性和低强度性，分析了这三种特性对堑坡工程的危害和堑坡变形规律，经比较推荐了膨胀岩堑坡工程设计和施工原则。

云南元-磨公路某高堑坡灾害发生机制及防治对策

论文根据现场地质调查,应用地质力学分析方法,分析了元-磨公路K235＋160～600段高堑坡地质条件、病害发生机制和诱发因素.堑坡所在区域位于红河深大断裂与哀牢山深大断裂所夹持的哀牢山褶皱带内,属强烈侵蚀切割的低中山区,河流下切严重,河流阶地不发育.南溪河及其支流小曼萨河、叉河依附于不同时期生成的构造发育而成,堑坡位于小曼萨河注入南溪河的交汇部位小曼萨河的左岸.小曼萨河及南溪河所夹持的山体,尤其是堑坡所在的部位,已严重破碎、松弛,岩石似大块石堆垒状,坡面上的树木均明显地向小曼萨河方向倾倒.经地质力学配套分析,堑坡所依附的山梁形成于红河深大断裂生成期（γ4）,堑坡岩体受多期构造活动的作用,其中NW65°/SW64°及NW63°/SW35°两组倾向临空的构造面控制坡体的稳定.堑坡具备发生变形破坏的地质条件,分析认为由于组成坡体的岩土强度不足而引起既有构造面的大型坍塌.连续降雨及温差是诱发因素.基于目前国内边坡防治技术、施工能力,提出了以“治”或“避”为主的防治对策.

路堑坡面粗糙度的评价方法

路堑坡面粗糙程度是影响路堑植被生态恢复设计的重要因素之一。该文给出了坡面粗糙度的定义,提出了坡面轮廓线伸长率法、粗糙元平均高度法、平台与坡面水平投影面积比法3种评价方法,并用3种方法分别对规则台阶型路堑坡面、由倾角不同的倾斜面构成的路堑坡面、由凹凸不平的弧面构成的路堑坡面进行粗糙度评价,分析评价方法的评价效果与优缺点。结果表明:粗糙元平均高度法对于3类路堑坡面的粗糙度评价均适用。

赣龙铁路K82～K83段膨胀土堑坡稳定性分析

结合赣龙铁路K82～K83段膨胀土堑坡，利用FLAC强度折减法，动态分析了堑坡在浸水前后各阶段的稳定性，得出在考虑风化、雨水、裂隙等综合作用下堑坡的强度衰减和膨胀力的作用是堑坡失稳的主要因素，尤其是雨水对边坡的稳定性影响很大。

膨胀力作用对膨胀土堑坡整体稳定性分析的影响

提出对膨胀土堑坡稳定性分析时应考虑其综合因素,即自然营力、膨胀为、孔隙水压力等因素的综合作用。详细讨论了这些因素对堑坡稳定性的影响,提出膨胀力的作用规律。将这种综合分析方法应用于成都市三环路工程时,得出了较合理的结果。

裂土堑坡平台的设置

高大裂土堑坡（一般指坡高大于６ｍ）常常被设计为两级边坡的复合坡面，而此时，若裂土堑坡是由差别不大的土质组成时就存在着一个平台的最佳设计（平台的位置和宽度）问题。本文从堑坡的稳定性和开挖的经济性两方面来综合考虑，对两种不同裂土堑坡设计方法中的这一共同问题作了有益的探讨。

高堑坡的综合加固防护

结合铁路深路堑工点的设计、施工中产生的问题以及变更设计情况 。

膨胀土堑坡变形的湿热耦合效应及其与降雨历时的关系

在广西南宁地区建立了不同开挖坡度的膨胀土边坡,通过现场试验论证出堑坡变形与降雨历时的关系,并分析其湿热耦合效应。历时两个雨季和一个旱季的试验结果表明,坡面水平变形与降雨持续时间具有较好的相关性,只有在一定雨强下持续的降雨过程才能使边坡产生较大的变形;土体含水量变化是影响边坡变形的主要因素,而温度变化是促进因素,二者的耦合作用使得膨胀土边坡趋向不稳定;在考虑膨胀土边坡的渗透特性后,建立了堑坡变形与降雨历时的关系,表达式可用于预测边坡总变形量,也可换算成变形速率对陡坡的变形突变进行预警,具有较强的工程适用性。同时,监测结果也表明,在采用植被防护后膨胀土边坡的变形迅速减小,说明植被护坡是一种有效的堑坡防护方式。

南友路膨胀土堑坡滑坍的地质调查与思考

针对广西南友高速公路膨胀土路堑边坡开挖中出现的大量滑坡问题,进行了详细的现场工程地质调查,并对其产生原因逐个进行了勘察分析.同时,结合室内土性实验,全面分析了南友路膨胀土的土性特征、路堑边坡的工程地质特性和影响路堑边坡稳定性的各种因素等.在此基础上,思考并探讨了可行的膨胀土路堑边坡处治方法,提出采用土工格栅加筋、柔性挡土墙处治膨胀土路堑边坡的新技术,以促进南友路的顺利修建和膨胀土处治工程技术进步.