半填半挖路基穩(wěn)定性分析理論與方法

前言

　　我國(guó)是一個(gè)多山的國(guó)家，根據(jù)大致的統(tǒng)計(jì)，山地面積在國(guó)土面積中占據(jù)的份額超過了三分之二。在山區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和開發(fā)中，高等級(jí)公路是優(yōu)先修筑的主要基礎(chǔ)設(shè)施之一。在山區(qū)，特別是西南山區(qū)修筑公路，與平原地區(qū)或其他地區(qū)相比，具有其獨(dú)特的特點(diǎn)。　　在建造環(huán)境方面，公路是帶狀工程（或線狀工程），公路修筑處理的基本對(duì)象是不同區(qū)域的巖土體，而巖土體是地質(zhì)體，是在漫長(zhǎng)地質(zhì)歷史時(shí)期過程中形成的，經(jīng)歷了無數(shù)次的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。山區(qū)是地質(zhì)歷史上強(qiáng)烈地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，地形溝壑縱橫，地表高程變化劇烈，同時(shí)原始應(yīng)力條件復(fù)雜，工程地質(zhì)條件及穩(wěn)定程度差異大、抗擾動(dòng)能力弱，生態(tài)環(huán)境脆弱。公路等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，容易引發(fā)各類潛在的地質(zhì)災(zāi)害，導(dǎo)致了山區(qū)公路地質(zhì)、地理?xiàng)l件的復(fù)雜性和多變性。山區(qū)公路在建造環(huán)境上存在諸多不確定性因素。在設(shè)計(jì)和施工中，對(duì)工程的環(huán)境評(píng)估及路基的穩(wěn)定性分析，不但要考慮地質(zhì)條件，同時(shí)還需要根據(jù)山區(qū)的特點(diǎn)，綜合考慮地形、地理等各方面的因素?！　∩絽^(qū)公路線路的構(gòu)成主要是橋梁、隧道和巖土路基三部分。對(duì)于巖土路基，基于山區(qū)坡地和生態(tài)環(huán)境要求，在絕大多數(shù)情況下盡可能減少自然地表挖填面積。因此，山地上的路基通常采用半填半挖形式。這種路基一部分是天然地質(zhì)體，另一部分是坡地上切削下來的地質(zhì)體，在兩部分之間存在交接面。這種路基的穩(wěn)定性問題，牽涉到自然山體、填筑地質(zhì)體及交接面等多方面的問題，路基的破壞失效模式是非規(guī)則滑動(dòng)的。對(duì)于這種形式，通常采用不平衡推力分析方法，在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)不平衡推力法具有很大的局限性。故半填半挖路基的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)和分析方法是一個(gè)需要重點(diǎn)研究的問題。

內(nèi)容概要

　　《半填半挖路基穩(wěn)定性分析理論與方法》從西南山區(qū)地理、地形及地質(zhì)條件特征和不確定性現(xiàn)象人手，采用確定與非確定性思路，綜合研究了半挖半填路基的穩(wěn)定性分析理論與方法。主要內(nèi)容有：針對(duì)決定高速公路建設(shè)場(chǎng)地類型因素中存在的模糊性，提出了隸屬函數(shù)的等效性原理，導(dǎo)出了隸屬函數(shù)的建造模型，建立了基于粗糙集理論的權(quán)重確定方法和巖體力學(xué)參數(shù)變權(quán)重處理方法；構(gòu)建了可考慮地形坡度、地震烈度、巖溶發(fā)育程度、巖土力學(xué)參數(shù)等因素的山區(qū)高速公路建設(shè)場(chǎng)地模糊分類理論。針對(duì)半挖半填交接面路基工程結(jié)構(gòu)模式的特點(diǎn)，研究提出了路基邊坡穩(wěn)定可靠度四類求解方法。通過大量試驗(yàn)，揭示了交接面力學(xué)、幾何參數(shù)對(duì)路基穩(wěn)定的控制程度，得出了關(guān)鍵因素對(duì)路基穩(wěn)定的敏感性排序以及各種加筋材料對(duì)半挖半填路基穩(wěn)定性、沉降差異的影響。對(duì)不平衡推力法進(jìn)行了改進(jìn)，研究了路基中錨桿、土工材料等的加固力學(xué)機(jī)理，推導(dǎo)了加固材料在邊坡中的力學(xué)作用模式，建立了挖填交接面路基穩(wěn)定性分析集成方法。研發(fā)了具有巖土力學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)、路基邊坡模式建立、極限平衡穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算、可靠度和參數(shù)敏感性分析等功能的軟件。對(duì)半挖半填高陡交接面路基的施工、斷面形式及支擋結(jié)構(gòu)選擇、監(jiān)測(cè)等提出了相應(yīng)對(duì)策和技術(shù)。　　《半填半挖路基穩(wěn)定性分析理論與方法》可供高等院校交通運(yùn)輸工程、土木工程、地質(zhì)勘察專業(yè)高年級(jí)學(xué)生、研究生以及巖土工程勘察、設(shè)計(jì)研究人員學(xué)習(xí)、參考，此外，亦可供從事山區(qū)公路施工的高級(jí)管理人員參考。

書籍目錄

前言第1章 緒論1.1 路基概況1.2 研究現(xiàn)狀1.3 山區(qū)挖填路基的研究?jī)?nèi)容與方法第2章 路基地質(zhì)體模糊分類描述與參數(shù)處理2.1 隸屬函數(shù)的構(gòu)造2.2 隸屬函數(shù)的等效性2.3 模糊權(quán)重確定方法2.4 模糊重心分類方法2.5 巖體力學(xué)參數(shù)的模糊權(quán)重第3章 西南山區(qū)帶狀工程建設(shè)場(chǎng)地模糊分類3.1 山區(qū)帶狀工程構(gòu)筑環(huán)境影響因素3.2 山區(qū)帶狀工程構(gòu)筑環(huán)境分級(jí)模式3.3 湘西山區(qū)地理基本概況3.4 場(chǎng)地分級(jí)因素的模糊表達(dá)3.5 山區(qū)公路建設(shè)場(chǎng)地模糊分級(jí)系統(tǒng)3.6 不同可建性類別場(chǎng)地的力學(xué)參數(shù)3.7 邵懷高速公路溆浦連接線建設(shè)場(chǎng)地分類第4章 路基邊坡穩(wěn)定可靠度數(shù)值求解方法4.1 巖體工程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)4.2 邊坡工程穩(wěn)定可靠度差分求解4.3 可靠度響應(yīng)面法的優(yōu)化第5章 基于交接面的挖填路基邊坡分析5.1 主要影響因素5.2 交接面類型5.3 交接面路基破壞形態(tài)5.4 計(jì)算模式與數(shù)據(jù)分析方法5.5 普通交接面組合設(shè)計(jì)參數(shù)影響排序5.6 高陡交接面組合設(shè)計(jì)參數(shù)影響排序第6章 土工材料對(duì)挖填路基沉降的作用6.1 計(jì)算模型及方案6.2 土工材料對(duì)沉降的影響效果6.3 材料與路堤高度對(duì)沉降影響6.4 材料與路堤填筑寬度對(duì)沉降影響6.5 材料與地基強(qiáng)度對(duì)沉降影響6.6 不同加筋層數(shù)對(duì)沉降的影響第7章 挖填交接面穩(wěn)定性分析模式與集成方法7.1 不平衡推力法的選用7.2 Morgenstern-Price模式算法原理7.3 其他模式算法原理7.4 加強(qiáng)材料的力學(xué)作用7.5 加固后安全系數(shù)校核7.6 程序主要功能的實(shí)現(xiàn)示意圖第8章 確定與非確定性集成分析程序功能8.1 集成分析程序功能8.2 集成分析系統(tǒng)功能檢驗(yàn)第9章 半填半挖路基施工處理方法9.1 場(chǎng)地勘探與現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估9.2 斷面形式修正9.3 切削體填料性能及施工9.4 填方路基外側(cè)支擋選型9.5 交接面處理方法9.6 某高速公路交接面路基穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　西部地區(qū)，特別是西南地區(qū)，起伏蜿蜒，溝壑縱橫，河谷深切，高程起伏巨大，相對(duì)高程為400～2000m，是典型的山地，地形地貌條件極為復(fù)雜，環(huán)境條件惡劣。出露地層多為寒武系的片麻巖、片巖、板巖等變質(zhì)巖，其余為侏羅系、白堊系、二疊系的紅色砂巖、頁巖、泥巖地層，巖性軟弱，風(fēng)化嚴(yán)重，是我國(guó)有名的易滑坡地層。在離地表不深的淺部，大小不等的溶洞星羅棋布，屬于典型的喀斯特地區(qū)。這些山區(qū)公路不可避免地依山傍水展布，形成沿河線、越嶺線和山脊線等。在路基填筑過程中，附近棄土場(chǎng)地難找，有時(shí)無法找到合適的棄土場(chǎng)地，如果采用全路基開挖的話，棄土運(yùn)輸距離必然很長(zhǎng)，而行車條件又極為困難。必然導(dǎo)致投資加大，施工安全環(huán)境更加惡化。因此，在山區(qū)公路中，除了具有橋隧比例所占份額較大外，路基的構(gòu)筑具有山地特點(diǎn)。路基通常的理想方式是在山坡中切挖出一半路基，另一半路基利用切削下來的地質(zhì)體作為填料填筑另一半路基，形成半填半挖路基?！　?duì)于路基工程，其穩(wěn)定性分析在很多情況下屬于邊坡工程。但半填半挖路基與一般路基工程存在很大差別。主要表現(xiàn)為，一般路基工程在同一個(gè)橫斷面上以及在某一里程路段內(nèi)，其構(gòu)成時(shí)間、材料基本是一致的，而山區(qū)半填半挖路基其中一部分是通過切削山坡體而成的，是天然地質(zhì)體，通過了漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史形成時(shí)期，具有較高的穩(wěn)定性和強(qiáng)度；另一部分是在利用切削下來的巖土體填筑在斜坡山體上形成。路基的天然部分與填筑部分存在交接面，交接面兩側(cè)組成和形成過程完全不同。導(dǎo)致這種路基的穩(wěn)定性分析，填筑方法、工藝、加固技術(shù)及措施與常規(guī)程序的差異，因此吸引了許多學(xué)者從不同的方面開展研究，目前已經(jīng)取得了一些成果?！　　?/pre>








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