山区公路弃渣颗粒组成与休止角的统计分组特征及工程应用

山区公路土石混合弃渣颗粒组成的复杂性和人工堆积特征造成其工程特性难以准确测定和量化分类。利用工程大数据统计分析为量化分类提供标准和界限依据,细化弃渣分类为弃渣工程科学设计及安全防护提供支撑。依托山区高速公路多个核心弃渣场多部位多阶段土石混合弃渣的颗粒组成和天然休止角测量,形成土石混合弃渣基本特征大数据;利用工程数据统计分析山区公路弃渣的颗粒组成与休止角的分组特征,所得主要结论如下:(1)山区公路弃渣具有显著的分组特征,利用粗细比k将弃渣分为土类弃渣(k<0.3)、土石混合弃渣(k为0.3~1.4)和石类弃渣(k>1.4)。(2)山区公路土石混合弃渣细粒占比较低,以粗粒为主。弃渣粗细比为N(0.85,0.338 9)正态分布,休止角为N(37.64,3.057 8)正态分布,土类弃渣休止角<32.6°,土石混合弃渣休止角为32.6°~42.7°,石类弃渣休止角>42.7°,分类及参数建议解决了取样代表性难题和结果离散性问题。(3)根据无黏性土边坡稳定性系数计算公式,结合弃渣分类和不同等级弃渣场安全系数标准,计算得到不同类弃渣控制坡率,土类弃渣控制坡率≤1:2,土石混合弃渣控制坡率≤1:1.75,石类弃渣控制坡率≤1:1.5,经跟踪检验,发现建议坡率下弃渣边坡中长期稳定可以得到有效保障。上述研究可以为山区公路弃渣场动态设计提供基础数据,具有较强的工程类比价值,有利于形成地区经验值。

基于数字化施工的山区公路土石混合弃渣工程尺度参数测定方法研究

为了解决山区公路土石混合弃渣取样代表性和实验结果离散性问题并获取弃渣工程尺度参数。结合数字化施工过程获取弃渣总重量、堆填体积和极限直立高度,提出弃渣工程尺度容重、内摩擦角和黏聚力计算公式,组成山区公路土石混合弃渣工程尺度测定方法体系,并与传统有限尺寸和数量实验测定方法进行比较。研究结果表明:该方法紧密结合施工过程,不用进行额外的取样和实验,且参数取值偏小、稳定性评价结果具有一定保守特征,可以作为传统方法的有益补充。基于数字化施工的山区公路弃渣工程尺度参数测定方法,可以为动态设计、动态评估提供参数支持,也有助于动态施工、规划堆积、施工优化、施工风险管控。