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山西公路黄土边坡强度参数选取方法研究

张中  
【摘要】:本文通过参与山西交通厅项目“黄土地区公路边坡稳定性及工程措施研究”,对山西黄土地区公路沿线进行现场调查,取样进行室内试验,获得黄土物理力学性质指标,并结合已收集资料对山西黄土地区进行公路工程地质分区;同时现场绘制各线路典型边坡剖面,总结出四类地层组合形式,并对其破坏模式进行分析。最后,在分析强度参数理论的基础上,基于分区成果及边坡破坏模式,提出一套山西公路黄土边坡稳定性分析中强度参数的选取原则及方法,为山西公路黄土边坡稳定性分析及防护设计提供理论依据,并取得以下几点成果: 依据黄土地区的气候差异、地理地貌差异、黄土的地质特征以及黄土的各种物理力学性质指标,对山西黄土地区进行公路工程地质分区研究,将山西省划分为3大区,11个亚区,并对黄土边坡分布集中的黄土丘陵沟壑区(Ⅰ)物理力学参数进行统计,得出了区内黄土物理力学指标汇总表,为山西黄土公路边坡建设提供了基础资料。 通过对山西省已建公路黄土边坡的详细调查,依据地形地貌条件、黄土的成因时代、黄土的地层结构等,将山西公路黄土边坡概划为四大类,分别为新黄土(Q3)单一形式(Ⅰ)、新老黄土(Q3+Q2)组合形式(Ⅱ)、老黄土(Q2)单一形式(Ⅲ)、黄土与基岩(Q2-3+T1(或P))组合形式(Ⅳ),并结合野外调查情况分析出不同组合形式黄土边坡的破坏模式,其形式主要有坡面破坏和坡体坡坏,据此获得黄土丘陵沟壑区(Ⅰ)内公路黄土边坡破坏模式。据此本文认为在进行黄土边坡设计时,首先应考虑公路工程地质分区,再结合不同破坏模式,除考虑边坡整体稳定性外,还必须考虑坡面破坏情况。 在探讨峰值强度、“启动强度”(塑性含水量对应的强度)与残余强度参数之间关系的基础上,以实际工程为例,选取位于不同分区不同地层组合形式的边坡体,采用峰值强度、“启动强度”与残余强度对其稳定性以及坡体应力分布进行对比分析发现:不同工程地质分区、不同地层组合形式的边坡,即使坡型相同,其稳定性评价结果受不同强度参数取值的影响程度非常明显,可能出现的边坡破坏模式也大不相同,也就是说实际公路边坡稳定性评价必须考虑峰值强度、“启动强度”和残余强度的合理选择问题。 最后,综合考虑山西黄土公路工程地质分区以及边坡破坏模式,提出了山西黄土丘陵沟壑区公路黄土边坡稳定性分析的强度参数选取原则及方法:在山西黄土丘陵沟壑区即工程地质分区中的Ⅰ区,公路通过此区域时,其中部——Ⅰb区:边坡设计的强度参数建议选用残余强度;北部——Ⅰa区:边坡以坡面破坏为主,应优先考虑采用峰值强度进行边坡设计;南部——Ⅰc区:在进行边坡设计时建议优先选用“启动强度”。


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