道路与铁道工程专业毕业论文道路与铁道工程专业毕业论文 精品论文精品论文 公路黄土路堑高边坡公路黄土路堑高边坡稳定性研究稳定性研究关键词：公路黄土路关键词：公路黄土路 边坡稳定性边坡稳定性 设计标准设计标准 防护措施防护措施摘要：随着国家西部大开发的实施，作为带动西部经济发展的交通运输工程(特 别是高速公路)已得到优先发展，尤其西部黄土地区公路建设更是得到迅猛发展。在地质背景复杂的黄土地区进行公路建设中，形成了大量黄土路堑高边坡。 这些黄土路堑高边坡由于纵断面长、横断面宽、坡高极高，工程量巨大，在经 济合理的前提下保证边坡的整体稳定性与坡面稳定性，是工程中需要解决的技 术难题。同时，经过近十年高等级公路的运营，对大量黄土路堑边坡的使用状 况已有初步的认识，这为研究黄土路堑高边坡的稳定性提供了借鉴。 本文依 托西部交通建设科技项目“黄土地区公路高边坡防护技术研究(200131800020)” ， 通过对黄土地区已建或在建公路黄土路堑高边坡的大量野外调查，结合室内外 试验和理论计算分析等研究，取得如下主要成果： (1)依据黄土的成因时代、 物质组成、结构构造及水文地质等条件，总结出了的黄土路堑高边坡的八大类 地质结构类型模型。同时分析了黄土路堑高边坡坡面与坡体变形破坏的特征。 这对公路黄土路堑高边坡稳定性分析以及防护工程设计都具有非常重要的实际 意义。 (2)将现场调查 55 个典型边坡作为范例，首次建立了以范例推理方法 为手段的工程类比数据库，为拟建的黄土路堑高边坡设计提供了设计参考依据。 该数据库将变权思想应用到属性权值的计算中，体现了权重对环境的敏感性， 计算结果更加接近实际。 (3)根据大量调查资料和现场冲刷试验结果，并结 合理论计算，总结出了公路黄土路堑高边坡的适宜坡型(阶梯型)和坡面防护措 施。同时，结合前人研究成果，提出了公路不同分区、不同地质结构模型的黄 土路堑高边坡坡型设计和坡面防护方案推荐表。 (4)通过实验发现，钻孔取 样对土样有一定的扰动性，参数存在较大误差，本文根据探井取样结果研究， 给出了黄土参数的修正公式。另外，根据大量参数统计分析发现：水对直剪试 验强度指标的 c 值影响较大，对 影响较小。 同时经统计发现，黄土的物 理指标重度的变异性小。抗剪强度指标 c 和 的大范围统计变异性很大，单个 工点统计变异性要比大范围统计的变异性小。 当采用不同深度的强度指标进 行统计分析时，可不考虑参数相关性的影响。物理指标含水量 w 和重度 本符 合正态分布和对数正态分布，少数符合极值 I 型分布。抗剪强度指标 c 和 部 分符合正态、对数正态和极值 I 型分布，少数符合威布尔分布。 (5)采用 Fredlund 非饱和土强度公式，对取自西禹高速某边坡的 Q2 黄土样，进行基质 吸力测试，获得强度公式中相应的指标。并通过对含水量与基质吸力进行回归， 得到二者的关系式，可依据含水量计算基质吸力，免去测试吸力的麻烦。 (6)根 据现场调查的 251 个黄土路堑边坡，从中选择 207 个典型稳定边坡，根据公路 工程地质法的四个分区，八类地质结构模型，建立了坡高与综合坡度的对数线 性相关关系。 (7)建立了基于简化 Bishop 法的 Monte-Carlo 法的边坡可靠度 指标计算方法。对四区八类地质模型共 142 个计算坡高点，12 种强度参数变异 系数组合，进行 1704 次的模拟计算。 根据对失效概率 Pf 与可靠度指标 变化分析，且考虑目前工程中测试黄土强度变异性的水平，取 c=0.3，=0.15 组合作为高等级公路黄土路堑高边坡失效概率推荐的控制因素，取 c=0.5，=0.2 作为二级及二级以下公路的失效概率推荐的控制 因素，给出了不同分区、不同地质结构模型和不同等级公路的黄土路堑高边坡 失效概率及可靠度设计标准推荐方案。正文内容正文内容随着国家西部大开发的实施，作为带动西部经济发展的交通运输工程(特别 是高速公路)已得到优先发展，尤其西部黄土地区公路建设更是得到迅猛发展。 在地质背景复杂的黄土地区进行公路建设中，形成了大量黄土路堑高边坡。这 些黄土路堑高边坡由于纵断面长、横断面宽、坡高极高，工程量巨大，在经济 合理的前提下保证边坡的整体稳定性与坡面稳定性，是工程中需要解决的技术 难题。同时，经过近十年高等级公路的运营，对大量黄土路堑边坡的使用状况 已有初步的认识，这为研究黄土路堑高边坡的稳定性提供了借鉴。 本文依托 西部交通建设科技项目“黄土地区公路高边坡防护技术研究(200131800020)” ， 通过对黄土地区已建或在建公路黄土路堑高边坡的大量野外调查，结合室内外 试验和理论计算分析等研究，取得如下主要成果： (1)依据黄土的成因时代、 物质组成、结构构造及水文地质等条件，总结出了的黄土路堑高边坡的八大类 地质结构类型模型。同时分析了黄土路堑高边坡坡面与坡体变形破坏的特征。 这对公路黄土路堑高边坡稳定性分析以及防护工程设计都具有非常重要的实际 意义。 (2)将现场调查 55 个典型边坡作为范例，首次建立了以范例推理方法 为手段的工程类比数据库，为拟建的黄土路堑高边坡设计提供了设计参考依据。 该数据库将变权思想应用到属性权值的计算中，体现了权重对环境的敏感性， 计算结果更加接近实际。 (3)根据大量调查资料和现场冲刷试验结果，并结 合理论计算，总结出了公路黄土路堑高边坡的适宜坡型(阶梯型)和坡面防护措 施。同时，结合前人研究成果，提出了公路不同分区、不同地质结构模型的黄 土路堑高边坡坡型设计和坡面防护方案推荐表。 (4)通过实验发现，钻孔取 样对土样有一定的扰动性，参数存在较大误差，本文根据探井取样结果研究， 给出了黄土参数的修正公式。另外，根据大量参数统计分析发现：水对直剪试 验强度指标的 c 值影响较大，对 影响较小。 同时经统计发现，黄土的物 理指标重度的变异性小。抗剪强度指标 c 和 的大范围统计变异性很大，单个 工点统计变异性要比大范围统计的变异性小。 当采用不同深度的强度指标进 行统计分析时，可不考虑参数相关性的影响。物理指标含水量 w 和重度 本符 合正态分布和对数正态分布，少数符合极值 I 型分布。抗剪强度指标 c 和 部 分符合正态、对数正态和极值 I 型分布，少数符合威布尔分布。 (5)采用 Fredlund 非饱和土强度公式，对取自西禹高速某边坡的 Q2 黄土样，进行基质 吸力测试，获得强度公式中相应的指标。并通过对含水量与基质吸力进行回归， 得到二者的关系式，可依据含水量计算基质吸力，免去测试吸力的麻烦。 (6)根 据现场调查的 251 个黄土路堑边坡，从中选择 207 个典型稳定边坡，根据公路 工程地质法的四个分区，八类地质结构模型，建立了坡高与综合坡度的对数线 性相关关系。 (7)建立了基于简化 Bishop 法的 Monte-Carlo 法的边坡可靠度 指标计算方法。对四区八类地质模型共 142 个计算坡高点，12 种强度参数变异 系数组合，进行 1704 次的模拟计算。 根据对失效概率 Pf 与可靠度指标 变化分析，且考虑目前工程中测试黄土强度变异性的水平，取 c=0.3，=0.15 组合作为高等级公路黄土路堑高边坡失效概率推荐的控制 因素，取 c=0.5，=0.2 作为二级及二级以下公路的失效概率推荐的控制 因素，给出了不同分区、不同地质结构模型和不同等级公路的黄土路堑高边坡 失效概率及可靠度设计标准推荐方案。 随着国家西部大开发的实施，作为带动西部经济发展的交通运输工程(特别是高速公路)已得到优先发展，尤其西部黄土地区公路建设更是得到迅猛发展。 在地质背景复杂的黄土地区进行公路建设中，形成了大量黄土路堑高边坡。这 些黄土路堑高边坡由于纵断面长、横断面宽、坡高极高，工程量巨大，在经济 合理的前提下保证边坡的整体稳定性与坡面稳定性，是工程中需要解决的技术 难题。同时，经过近十年高等级公路的运营，对大量黄土路堑边坡的使用状况 已有初步的认识，这为研究黄土路堑高边坡的稳定性提供了借鉴。 本文依托 西部交通建设科技项目“黄土地区公路高边坡防护技术研究(200131800020)” ， 通过对黄土地区已建或在建公路黄土路堑高边坡的大量野外调查，结合室内外 试验和理论计算分析等研究，取得如下主要成果： (1)依据黄土的成因时代、 物质组成、结构构造及水文地质等条件，总结出了的黄土路堑高边坡的八大类 地质结构类型模型。同时分析了黄土路堑高边坡坡面与坡体变形破坏的特征。 这对公路黄土路堑高边坡稳定性分析以及防护工程设计都具有非常重要的实际 意义。 (2)将现场调查 55 个典型边坡作为范例，首次建立了以范例推理方法 为手段的工程类比数据库，为拟建的黄土路堑高边坡设计提供了设计参考依据。 该数据库将变权思想应用到属性权值的计算中，体现了权重对环境的敏感性， 计算结果更加接近实际。 (3)根据大量调查资料和现场冲刷试验结果，并结 合理论计算，总结出了公路黄土路堑高边坡的适宜坡型(阶梯型)和坡面防护措 施。同时，结合前人研究成果，提出了公路不同分区、不同地质结构模型的黄 土路堑高边坡坡型设计和坡面防护方案推荐表。 (4)通过实验发现，钻孔取 样对土样有一定的扰动性，参数存在较大误差，本文根据探井取样结果研究， 给出了黄土参数的修正公式。另外，根据大量参数统计分析发现：水对直剪试 验强度指标的 c 值影响较大，对 影响较小。 同时经统计发现，黄土的物 理指标重度的变异性小。抗剪强度指标 c 和 的大范围统计变异性很大，单个 工点统计变异性要比大范围统计的变异性小。 当采用不同深度的强度指标进 行统计分析时，可不考虑参数相关性的影响。物理指标含水量 w 和重度 本符 合正态分布和对数正态分布，少数符合极值 I 型分布。抗剪强度指标 c 和 部 分符合正态、对数正态和极值 I 型分布，少数符合威布尔分布。 (5)采用 Fredlund 非饱和土强度公式，对取自西禹高速某边坡的 Q2 黄土样，进行基质 吸力测试，获得强度公式中相应的指标。并通过对含水量与基质吸力进行回归， 得到二者的关系式，可依据含水量计算基质吸力，免去测试吸力的麻烦。 (6)根 据现场调查的 251 个黄土路堑边坡，从中选择 207 个典型稳定边坡，根据公路 工程地质法的四个分区，八类地质结构模型，建立了坡高与综合坡度的对数线 性相关关系。 (7)建立了基于简化 Bishop 法的 Monte-Carlo 法的边坡可靠度 指标计算方法。对四区八类地质模型共 142 个计算坡高点，12 种强度参数变异 系数组合，进行 1704 次的模拟计算。 根据对失效概率 Pf 与可靠度指标 变化分析，且考虑目前工程中测试黄土强度变异性的水平，取 c=0.3，=0.15 组合作为高等级公路黄土路堑高边坡失效概率推荐的控制 因素，取 c=0.5，=0.2 作为二级及二级以下公路的失效概率推荐的控制 因素，给出了不同分区、不同地质结构模型和不同等级公路的黄土路堑高边坡 失效概率及可靠度设计标准推荐方案。 随着国家西部大开发的实施，作为带动西部经济发展的交通运输工程(特别是高 速公路)已得到优先发展，尤其西部黄土地区公路建设更是得到迅猛发展。 在地质背景复杂的黄土地区进行公路建设中，形成了大量黄土路堑高边坡。这 些黄土路堑高边坡由于纵断面长、横断面宽、坡高极高，工程量巨大，在经济合理的前提下保证边坡的整体稳定性与坡面稳定性，是工程中需要解决的技术 难题。同时，经过近十年高等级公路的运营，对大量黄土路堑边坡的使用状况 已有初步的认识，这为研究黄土路堑高边坡的稳定性提供了借鉴。 本文依托 西部交通建设科技项目“黄土地区公路高边坡防护技术研究(200131800020)