衡炎高速株洲段边坡水毁治理方案研究

以衡炎(衡阳—炎陵)高速公路株洲段为工程背景,针对边坡水毁问题展开研究,结合工程实际资料对边坡水毁成因及稳定性进行分析,在此基础上提出卸载土方+整修边坡+人字形骨架护坡+抗滑挡土墙+坡面截排水的治理方案,最后通过边坡稳定性计算及位移监测对治理方案的有效性进行评价。     

赣南山区高速公路边坡截排水技术探讨

山区公路边坡截排水系统对于保障路基边坡稳定性具有十分重要的作用。以江西安远~定南高速公路为例,对赣南山区高速公路边坡截排水技术进行探讨。边坡排水工程可分为边坡截水和边坡排水:(1)地表截水措施常见为截水沟和阻水堤,地下截水措施可采用充气截排水;(2)挖方路段地表排水设施主要由截水沟、平台沟(急流槽)及边沟组成,边沟下设纵向盲沟,填方路段主要由排水沟和涵洞组成,填挖方段坡面常设置泄水孔排除地下水,排水洞、水平排水孔、盲沟及竖井皆可应用。截排水的目的是确保路基边坡的稳定,针对赣南地区边坡5种常见的破坏模式,即沿原有结构面滑动、沿顶部拉裂滑动、土体拉裂-崩塌、圆弧形滑动、表面冲刷,分析水在破坏过程中所起的作用,提出相应的截排水对策。以区域工程地质条件为基础,结合赣南地区降雨量大的特点,对常用的设计方案提出3点优化建议:(1)变坡点及弯道附近,将边沟适当加宽或增设横向排水管,并增加槽身粗糙度;(2)土质高边坡地下水丰富路段增设砂井,采用泄水孔穿连砂井;(3)对多节理裂隙岩质破碎路段进行注浆处理,将泄水孔加密,并使与节理裂隙面大角度相交,以21°~36°为最佳。     

深层骨架在整治边坡浅层溜坍中的应用

浆砌片石骨架是加固土质和全风化岩石边坡中的常用防护工程类型,效果较好。结合福建闽北山区铁路采用深层骨架(埋入坡面为1.0m以上)整治边坡浅层溜坍的方法,介绍了深层骨架的设计与施工特点。认为该方法是适用的、可靠的,节约工程造价显著。     

路面排水方式对路堤边坡防护的影响研究

道路工程师在选用路堤边坡防护型式时,考虑了路面排水方式的影响,但具体有什么样的影响,却缺乏理论依据和相关研究,为此本文在研究不同路面排水方式下边坡汇流流速的基础上,计算得到了不同情况下边坡水流的流速规律及有关数据,并通过分析这些数据与坡面允许流速的关系,得出如下结论:(1)路面排水方式对圬工防护影响较小,可以忽略;(2)路面排水方式对综合防护有一定的影响,建议路堤高7 0m以下(包括7 0m)路面采用漫流排水,路堤高7 0m以上路面采用集中排水;(3)路面排水方式对植草防护影响较大,路堤高3 0m以下(包括3 0m)路面采用漫流排水,路堤高3 0m以上路面采用集中排水。     

考虑坡顶裂隙特性的土质路堑边坡稳定性研究

以湖南省永龙(永顺—龙山)高速公路某土质路堑边坡为背景,以GLE法为基础提出考虑坡顶裂隙的边坡稳定性计算方法,对裂隙长度、充水比例对边坡安全系数的影响进行计算分析。结果表明,土质路堑边坡安全系数与边坡坡顶裂隙深度和裂隙充水比例均呈指数函数关系,裂隙深度较小时对边坡稳定性的影响较小,但随着裂隙深度的增加边坡稳定性迅速下降,施工中应着重考虑对边坡坡顶裂隙的防排水。     

通用土壤流失方程中路基边坡地形因子的修正

结合路基边坡地形特点,在具体分析修正通用土壤流失方程(RUSLE)中地形因子计算方法的基础上,评价了路基边坡地形因子计算方法的适应性问题,并以位于湖北沪蓉西高速公路恩施至利川段公路路基边坡土壤侵蚀实测数据为基础,提出了修正方法。结果表明:(1)RUSLE中坡长因子用公式L=(λ/22.1)m计算,但公路路基边坡中坡度一般超过RUSLE的适用范围,因此不能用原有方法对m值进行核定;(2)公路路基边坡坡长因子L可用L=(λ/22.1)0.35计算;(3)67%、100%这两个路基边坡常见的坡度超出了以往的研究范围,不能用已有坡度公式计算;(4)33%、67%和100%坡度的坡度因子值分别是3.70、7.18和10.37。     

高等级公路沥青路面结构内部排水系统的设计及应用研究

基于广东某高速公路工程建设,提出公路沥青路面结构内部排水系统的设计流程。研究表明,在路面结构内部,排水系统设计主要技术指标包括:(1)基层材料的力学强度;(2)基层排水能力,该指标主要取决于材料渗透系数、排水层厚度;(3)横向出水管和集水管排水能力,该指标主要取决于过水断面面积和水力半径、水力坡度;(4)路面渗水量,该指标主要取决于基层汇水面积和透水性。按照相关规范指标,本项目设置2.0 cm厚度的上层水泥浆体封堵排水基层,以及14.7 cm的有效厚度,排水基层材料和排水沟的渗透系数应取为1.636 cm/s,当排水管间距为40.5 m时,出水管和排水管的管径选为8.05 cm,自由水渗流时间为1.686 h,达到了规范要求。     

高速公路高边坡段排水平孔设计研究

排水平孔是提高边坡稳定性的重要设施之一.参照渗沟水力计算,提出排水平孔单孔排水能力计算模型;并分析与排水平孔流量相关的三个重要参数--孔长、孔径、孔间距,得出相关结论;进而提出试算法布设排水平孔.     

生态浅碟形排水沟影响因素分析及其工程应用

以湖南省张家界至桑植高速公路(以下简称张桑高速)某标段新型生态浅碟形暗埋边沟设计为背景,基于定量的水文计算方法,研究了进水口间距、沟槽底纵坡、路堑边坡高度、暗埋管子沟尺寸等因素对边沟排水能力的影响,研究结果表明:综合考虑边沟排水能力和现场施工条件,进水口间距宜设置为15-22 m,沟槽底纵坡坡度宜大于1%,路堑边坡高度宜小于16 m,暗埋管子沟直径宜大于0.4 m。研究结果被应用于该高速公路现场排水边沟施工,研究方法可为其他类似地区高速公路建设提供借鉴作用。     

某泥质顺层边坡变形机制及防治技术研究

本文根据某顺层高边坡的地质资料,探讨分析了边坡的变形影响因素,并研究分析了边坡的稳定性,FLAC3D软件构建边坡的三维计算模型,分析边坡的破坏模式与防治方案对边坡的支护效果。研究结果表明:边坡未采取治理措施进行开挖时,可能发生2种破坏模式:(1)浅层岩土体的类土质圆弧滑动;(2)受软弱夹层控制,产生中部的剪出变形或沿坡脚的整体滑移-拉裂破坏;根据分析提出了桩锚结合的治理措施,坡脚抗滑桩起到固脚与收坡作用,而预应力锚索框架梁将潜在滑动岩土体与稳定岩体连为一体,有效解决了边坡浅表层及中部的剪出变形问题。监测结果表明,目前边坡的稳定性良好。     

贵州山区路堑边坡失稳机理与处治对策

贵州山区地质条件复杂,降雨量大,路堑边坡的稳定对道路安全影响重大。文中以贵阳市某道路工程为依托,分析边坡失稳破坏的主要类型,总结出四类风险较大的路堑边坡,即土质边坡、顺层岩质边坡、岩土混合边坡和超高边坡,明确主要破坏形式为圆弧形滑动、沿层面平面滑动、沿土岩分界线折线滑动、岩体屈服-崩塌。结合破坏机理及实际,明确边坡防护可采用放缓坡率、抗滑桩、格构锚杆(索)、挡墙等形式,辅以边坡截排水,以保证边坡稳定。     

安猇公路膨胀土路堑边坡浅层滑坡原因与对策

分析安猇公路膨胀土路段工程地质特征,测试不同深度土样的抗剪强度并计算边坡稳定系数,在分析路堑边坡浅层滑坡原因及传统防护加固方案用于膨胀土边坡的不适用性的基础上,针对安猇公路的特点,提出改进的柔性支护方案。结果表明,安猇公路地下水位较高,土体具有弱膨胀性;边坡开挖后干湿循环作用使0~2 m土体膨胀干密度降低,继而使粘聚力和内摩擦角降低,是导致边坡浅层滑坡的主要原因;边坡浅层用土工格栅加筋以柔治胀,并辅以有效的边坡内外防排水措施,既能使边坡坡率维持在1∶1.5,又能保证边坡的稳定性;由于土质膨胀性较弱且属于已建工程,在以往柔性支护结构的基础上适当加大加筋间距,改进基底排水措施,可降低15%造价,同时缩短工期。     

福建高速公路沥青路面排水体系数值分析

福建省多雨潮湿,降雨对高速公路沥青路面性能和行车安全影响非常大。福建省在研究和长期实践基础上形成了非常有特色的沥青路面排水体系,为了检验其有效性,进行了高速公路沥青路面排水体系的数值分析。基于Biot动态固结理论的Lagrange有限差分方法,建立了路域3D模型。考虑降雨、表面径流、路面结构内部及地下水流动等因素,进行了超高缓和段路表集水状况、路面结构内部层底集水深度和孔隙动水压力、路面边部排水和中央分隔带排水设施排水能力进行模拟分析。分析时考虑了动态移动荷载、动水场作用下的多孔路面结构的动态流固耦合,但计算时不考虑蒸发作用。结果表明:(1)采用移动路脊法设计后,超高缓和段的路表雨天集水次数可减少85.7%;(2)组合式基层沥青路面结构自由水完全排出时间为0～5 d;与半刚性基层沥青路面结构相比较,组合式基层沥青路面结构中沥青层底无自由水天数可增加180%,同时沥青层层底孔隙动水压力相应可降低73.5%;(3)福建高速公路排水设施排水能力均有一定富裕,路基顶面横向排水管、碎石透水层、级配碎石层底横向排水管、集水井和缝隙式纵向排水沟的排水最小富裕度分别为96.7%,95.1%,73.5%,41.3%和26.9%;(4)根据数值分析结果,可以对排水设施尺寸或设置间距等进一步完善。     

中央分隔带降水试验分析

通过自制的人工降水仪器,在常德—吉首高速公路路面现场进行中央分隔带降雨试验。通过试验分析了中央分隔带填土的初始含水量和空隙率与排水情况之间的联系,即中央分隔带填土初始含水量和孔隙比越大水渗透的速度越快,横向排水管的出水时间越短。估算出中央分隔带的排水量与降水量的比值,以此来评估中央分隔带的排水能力与效率。阐述了该路段的中央分隔带在排水设计和施工方面存在的问题,并且提出改善中央分隔带排水的建议:(1)在横向排水管埋设的位置设计小窨井,以便于清理,并保证横向排水管的排水能力;(2)可将中央分隔带汇水直接排入人孔,在每个人孔处须预埋管径能满足流量要求的横向排水管;(3)改变中央分隔带内渗沟集水井尺寸,增大集水井的汇水能力,并及时将集水井中的水排出路基外。     

小半径曲线连续刚构桥梁的简化抗震设计计算

为了探讨小半径曲线连续刚构桥梁简化抗震设计的有效方法和适用性,以一座(80 m+2×120 m+80 m)的小半径公路曲线连续刚构桥为例,比较了0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°7种水平地震输入方向地震荷载工况下的直梁、弯梁模型的动力特性和地震响应。计算结果表明,在任意方向输入地震动时,构件的地震响应最大值均可能出现,因此通过改变地震动输入方向来确定地震响应最大值是有效的方法;该曲线桥可以按照直线桥来进行抗震设计,但需保证最不利截面的设计强度、提高墩顶梁截面的抗剪强度、加强外侧板式橡胶支座的抗震设计强度并约束主梁的横向位移。在满足上述局部构造设计强度的有效条件下,采用直梁代替弯梁对该桥进行简化抗震设计的方法适用可行。     

裸露岩质边坡覆绿模拟试验研究

通过对裸岩边坡模型的研制,设计边坡坡度、种植槽类型、基质类型和绿植配合类型等模拟条件,建立9组模型并开展试验研究,以获取绿植生长发育的影响因素及相关数据,进而探索岩质边坡覆绿技术。具体试验结果包括:(1)在Ⅰ型种植槽土壤含水率较高、不施基肥时,平度株高随坡度改变的影响不显著,但Ⅰ型种植槽在土壤含水率较低、不施基肥时,45°的边坡坡度下绿植平均株高较60°和75°的坡度下平均株高高出12%～30%。Ⅱ型种植槽无论土壤含水率高或低,在施加基肥时,坡度变化对平均株高的影响均不显著;(2)土壤层厚度不同程度地影响绿植的萌芽与生长,试验表现在土壤层厚度3.5cm左右绿植有较大的平均高度,施加基肥、满足绿植萌芽并生长且土壤含水率不一的情况下,Ⅰ型种植槽模型中绿植平均株高较Ⅱ型种植槽中绿植高8%～147%;(3)Ⅰ型种植槽在三种试验坡度且土壤含水率不一的情况下,施加基肥的绿植平均株高比不施基肥的绿植高10%～163%。     

漫流排水时公路路面及边坡的水流速度计算

探讨雨水在路面及边坡上的运动规律,对高速公路采用漫流排水时路面及边坡的雨水流速进行了较深入的理论分析,编制了相关计算程序,通过计算得到了不同情况下路面及边坡水流的流速规律及有关图表数据,并得出如下结论:1)路面纵坡＞1%的情况下路面纵坡对路面及边坡的水流流速的影响明显,路面纵坡越大,在路肩及坡脚处的水流速度越大;2)当路面横坡为2%、纵坡大于3%的情况下,土路肩受冲刷明显;3)边坡有草防护时的水流速度比边坡无草防护时降低了7%～14%;4)在边坡植草的情况下,路堤高度对边坡流速的影响不明显;5)当边坡坡度为1:1.5～1:2.0的情况下,对边坡流速的影响不明显,且边坡流速不大.     

复杂工况边坡稳定分析的LEM法与FEM法对比

基于有限元(FEM)程序PLAXIS及极限平衡(LEM)分析程序STAB,对比FEM法和LEM法在水位骤降、双层不排水粘性土边坡及坡顶裂缝等复杂工况下土质边坡稳定性分析结果的异同。结果表明:两种方法对于复杂工况边坡安全系数及滑裂面位置揭示等方面均存在一定差异,尤以坡顶开裂时差异较为显著;相对于LEM法,FEM法在表征边坡失稳发展过程更具优势,对边坡工况变化更为敏感。边坡工况应是稳定分析方法及计算软件选择的重要依据,而结合边坡具体工况,综合运用多种方法分析其稳定性,结果将更为合理、可靠。     

基于极限抗力的微型单桩加固边坡承载失效模式研究

基于混凝土管桩推导了微型钢管桩的极限抗弯承载力公式。基于此,采用数值分析手段建立微型单桩加固土质边坡的极限抗力分析模型,分析加固体系的变形以及破坏过程和失稳机理。研究表明:(1)微型桩发生弯曲破坏后,抗弯能力并未消失且保持不变,转而发挥桩身的抗拔能力;(2)滑面附近土压力最大,滑面附近以下的土体起主要抗力作用;(3)总抗力可认为是由滑面抗剪强度和最大轴力的水平分量组成;(4)破坏模式可分为4个阶段,即滑面剪切阶段、桩体挠曲阶段、桩体抗拔阶段、整体剪切破坏阶段。文中的研究成果可为微型桩在边坡加固工程中的设计和安全评价提供理论依据。     

持续降雨条件下土质边坡渗流特征分析

选取斜坡体的简化剖面,考虑降雨入渗因素,基于多孔介质饱和一非饱和渗流理论,模拟不同时间段边坡不同土层的渗流变化,并探讨各土层孔隙水压力随时间和空间的变化规律。数值模拟表明,随着降雨时间增加,边坡各土层孔隙水压力均呈上升趋势,随着水平距离和垂直距离增加,孔隙水压力曲线呈下降趋势;降雨入渗使土体渗流条件发生改变,水分向坡角范围渗透并积聚,导致坡脚处孔隙水压力骤增;降雨条件下含水量较之无降雨条件时有较大上升,随着时间增加各土层逐渐达到其储水能力而使含水量不再变化。因此,对于降雨条件下的土质边坡,坡脚尤其需要加强排水和防护。