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公路边坡稳定性快速评价方法及应用研究

赵建军  
【摘要】: 随着我国高等级公路的建设发展,山区复杂地质环境条件下高等级公路修建带来的边坡稳定性问题同益突出,由于公路建设具有路线长、边坡数量多等特点,并且在建设的前期,地质勘探工作的控制程度有限,因此,一旦工程施工,高边坡问题就凸显出来。在这种情况下,建立一套针对公路施工期的边坡稳定性快速分析评价体系并对应采取相应的稳定性控制措施,显得非常紧迫和必要。本文以皖南山区高速公路大量边坡为例,通过边坡工程地质条件、岩体结构特征、变形破坏模式等研究,遵循定性分析与定量评价相结合的基本学术思想,建立了一套较为完善的山区公路边坡稳定性快速评价技术方法体系。研究成果既达到了边坡稳定性快速评价的目标,又在边坡岩体结构调查技术和稳定性快速评价方法方面取得了一定进展,主要包括: (1)建立了一套适合山区公路边坡地质结构快速获取的岩体结构快速描述体系。提出了公路边坡结构面和结构体分级及描述方法,系统研究了边坡变形破坏模式及其对岩体结构的改造作用,提出反映构造、风化、重力变形等作用对岩体结构改造的“岩体结构单元”的概念。 (2)采用相互作用关系矩阵法初步建立了较为完善的边坡稳定性快速评价指标体系。选取代表性强、现场易于收集的边坡坡度、边坡高度、岩体强度、结构面方位、结构面特性、结构面组合、岩体结构单元类型等7个基本因素作为快速评价指标,并采用关系矩阵法半定量地分析了指标的重要性和权重;根据评价指标相互作用对边坡稳定性影响程度定性划分了评价指标状态,并采用关系矩阵赋值方法初步建立了边坡稳定性快速评价指标量化取值标准。 (3)定性分析与定量评价相结合,建立了边坡稳定性快速评价的“边坡不稳定指数(SII)”方法和对应的支护方案选择方法。根据汤屯高速公路边坡的实际特点,定性地将边坡稳定性程度划分为稳定性极差、稳定性差、稳定性较差、稳定性较好和稳定性好五级,根据定量评价结果划分出对应的SII值区间;系统研究了边坡支护类型及其适用范围,并根据边坡稳定性等级结合变形破坏模式分析提出了相对应的支护方案。 (4)基于上述研究成果,初步建立了较为完善的公路边坡稳定性快速评价方法体系,系统阐述了边坡稳定性快速评价方法和实施步骤。即:岩体结构快速描述是边坡稳定性快速评价中收集资料的基本手段,边坡稳定性快速评价指标体系的建立是快速评价的基础,边坡稳定性快速评价方法的建立是核心,支护方案的确定是边坡稳定性快速评价的最终目的,四者组成一个有机的系统,构成公路边坡稳定性快速评价方法体系。边坡稳定性快速评价可遵循“岩体结构快速描述→建立边坡稳定性快速评价指标体系→评价指标量化→边坡稳定性快速评价→边坡支护方案选择”的流程。 (5)以黄塔桃高速公路高边坡为例对公路边坡稳定性快速评价方法进行了具体应用。通过高边坡岩体结构快速描述,研究评价指标的实际状态,根据评价指标量化标准赋值。在此基础上,采用定性分析与定量评价相结合的边坡稳定性快速评价方法对边坡稳定性进行快速评价,评价结果与边坡实际状况达到了较好的一致性,并根据边坡稳定性等级结合地质条件提出相应的支护方案。


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