陰陽坡效應對黃土邊坡破壞機理分析及防治技術應用研究.pdf

1、公路建設對社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平改善具有重大作用，也正如此，國家的經(jīng)濟發(fā)展首先強調的就是加大基礎設施建設的力度。我國公路構造復雜，生態(tài)環(huán)境多變，形成公路病害類型多、頻度高、強度大、影響面寬、損失嚴重，成為世界上公路病害較嚴重的國家之一，同時也成為制約國民經(jīng)濟發(fā)展的主要因素，防治公路災害已成為我國建設和諧社會中的一項戰(zhàn)略任務。穩(wěn)定的邊坡可以保障路面系統(tǒng)完好和道路的安全運營，防止公路邊坡發(fā)生蠕動、滑坡、崩塌、剝落、塌陷等病害，對公路建設

2、質量和安全運營有著非常重要的意義，因此邊坡穩(wěn)定技術研究一直是工程熱點問題。
　　我國黃土分布面積很廣，黃土和黃土狀土分布面積約64萬km2。甘肅省黃土地區(qū)高等級公路里程大約五千多公里，區(qū)內(nèi)公路黃土邊坡都出現(xiàn)了不同程度的多種病害。已有研究表明，不同坡向的邊坡因受到輻射、所處環(huán)境的溫度以及濕度影響導致其土質、性狀、變形狀況以及植被覆蓋度不同，由此產(chǎn)生了陰陽坡效應。
　　陰陽坡效應對公路工程的選線、設計、施工、防護以及后期的運營養(yǎng)

3、護都有十分重要的影響。長期以來，我省公路邊坡運營情況較差，水土流失問題嚴重，路域景觀差，其客觀原因是科研、設計水平較低、理念陳舊，而主觀原因則是對邊坡坡面防護以及綠色交通理念缺乏應有的重視。我省在今后的五年內(nèi)將形成通達州市、對接周邊的高速公路網(wǎng)絡和安全暢通、銜接高效的干線公路網(wǎng)絡，建立起資源節(jié)約、環(huán)境友好的綠色交通體系。因此，在我省今后的公路建設過程中，如何改善黃土地區(qū)公路邊坡坡面病害頻發(fā)，水土流失嚴重以及單調的道路景觀等問題，成為我省

4、科研技術人員研究的重點。
　　多年來，人們在黃土邊坡的穩(wěn)定性研究中往往只考慮到整個坡體是否安全，卻忽視了坡面的穩(wěn)定，事實上坡面破壞形成的沖溝、洞穴、濕陷進一步發(fā)展會引起整個坡體的破壞。甘肅省黃土地區(qū)高等級公路里程大約五千多公里，區(qū)內(nèi)公路黃土邊坡都不同程度上出現(xiàn)了多種病害。已有研究表明，不同坡向的邊坡其受到的輻射、所處環(huán)境的溫度和濕度明顯不同，由此導致不同坡向邊坡的土質、性狀、變形狀況以及植被覆蓋度不同，陰陽坡效應由此產(chǎn)生。目前，干

5、濕循環(huán)的研究多集中在膨脹土方面，對于黃土的研究相對較少。凍融循環(huán)對土強度的影響研究主要是少數(shù)幾次凍融循環(huán)的，結果顯示土強度有的降低，有的基本不變。多次凍融循環(huán)主要針對水泥黃土、石灰粉土、青藏粘土和鹽漬土等，對于長期反復凍融下黃土的力學性質變化未見研究成果，尤其是在定量關系研究上更是缺乏相關的研究。研究黃土在多次凍融循環(huán)條件下的強度變化特性在理論和實踐方而都很有必要。
　　本項目依托十堰至天水國家高速公路甘肅段徽縣大石碑(陜甘界)至

6、天水公路（簡稱“十天路”），針對甘肅省黃土地區(qū)常見的公路邊坡病害，在充分借鑒已有的陰陽坡效應、黃土邊坡防護技術等相關資料的基礎上，以長期連續(xù)的現(xiàn)場觀測試驗、系統(tǒng)的室內(nèi)試驗和理論分析為主要研究方法，針對陰陽坡效應對黃土邊坡的影響及考慮陰陽坡效應下的黃土邊坡防護技術進行深入的探索。項目研究成果能顯著提高公路的綜合性能，為道路暢通和行車安全，避免交通事故的發(fā)生，提高道路通行能力和運營效益提供了保障.文章通過對已通車運營的黃土公路路基邊坡陰陽坡

7、效應引起的病害和邊坡防護效果的調研，分析病害產(chǎn)生的主要因素，并提出相應的防治措施，再結合現(xiàn)場觀測試驗段面與室內(nèi)試驗結果的基礎上，開展了陰陽坡效應對黃土邊坡破壞機理及邊坡防護技術的應用。同時，通過歸納總結已有的黃土邊坡防護技術和防護效果，開展了針對植物纖維防護技術防治效果的研究，主要研究成果如下：
　　首先，通過對巉柳高速公路、天巉汽車二級專用公路、平定高速公路的挖方路塹邊坡進行病害調研，揭示了陰坡和陽坡病害產(chǎn)生的原因及影響因素；第

8、二，通過對巉柳高速K1754+450和十天高速K700+060兩處路塹邊坡土體含水率、溫度及氣象要素的監(jiān)測和分析，得到了路塹邊坡不同深度處土體含水率和溫度變化規(guī)律及其與降水和氣溫間的關系；第三，通過室內(nèi)干濕循環(huán)試驗，分析了干濕循環(huán)作用對原狀黃土的物理、力學性質及濕陷性的影響，揭示了干濕循環(huán)作用對黃土邊坡破壞的影響；第四，通過室內(nèi)凍融循環(huán)試驗，分析了凍融循環(huán)作用對原狀黃土的物理、力學性質及濕陷性的影響，揭示了凍融循環(huán)作用對黃土邊坡破壞的影

9、響；最后，通過修筑十天高速725+500～K733+400段和蘭永一級路K23+450～23+560段植物纖維邊坡防護示范工程，揭示了植物纖維防護的護坡效果。
　　本論文充分借鑒甘肅省交通科學研究院有限公司長期以來積累的科研工作和試驗檢測經(jīng)驗，結合已完成的西部交通建設科技項目“氣象災害對平定高速公路邊坡的影響及防治技術研究”的研究成果，對已有的邊坡破壞機理及防護技術研究成果進行了整理和分析。在此基礎上，通過對已通車運營的黃土公路路