半填半挖路基穩(wěn)定性分析理論與方法

前言

　　我國是一個多山的國家，根據大致的統計，山地面積在國土面積中占據的份額超過了三分之二。在山區(qū)經濟建設和開發(fā)中，高等級公路是優(yōu)先修筑的主要基礎設施之一。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，具有其獨特的特點?！　≡诮ㄔ飙h(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象是不同區(qū)域的巖土體，而巖土體是地質體，是在漫長地質歷史時期過程中形成的，經歷了無數次的地質構造運動。山區(qū)是地質歷史上強烈地質構造運動的產物，地形溝壑縱橫，地表高程變化劇烈，同時原始應力條件復雜，工程地質條件及穩(wěn)定程度差異大、抗擾動能力弱，生態(tài)環(huán)境脆弱。公路等基礎設施的建設，容易引發(fā)各類潛在的地質災害，導致了山區(qū)公路地質、地理條件的復雜性和多變性。山區(qū)公路在建造環(huán)境上存在諸多不確定性因素。在設計和施工中，對工程的環(huán)境評估及路基的穩(wěn)定性分析，不但要考慮地質條件，同時還需要根據山區(qū)的特點，綜合考慮地形、地理等各方面的因素。　　山區(qū)公路線路的構成主要是橋梁、隧道和巖土路基三部分。對于巖土路基，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體，另一部分是坡地上切削下來的地質體，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)則滑動的。對于這種形式，通常采用不平衡推力分析方法，在應用中發(fā)現不平衡推力法具有很大的局限性。故半填半挖路基的穩(wěn)定性設計和分析方法是一個需要重點研究的問題。

內容概要

　　《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、地形及地質條件特征和不確定性現象人手，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。主要內容有：針對決定高速公路建設場地類型因素中存在的模糊性，提出了隸屬函數的等效性原理，導出了隸屬函數的建造模型，建立了基于粗糙集理論的權重確定方法和巖體力學參數變權重處理方法；構建了可考慮地形坡度、地震烈度、巖溶發(fā)育程度、巖土力學參數等因素的山區(qū)高速公路建設場地模糊分類理論。針對半挖半填交接面路基工程結構模式的特點，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，揭示了交接面力學、幾何參數對路基穩(wěn)定的控制程度，得出了關鍵因素對路基穩(wěn)定的敏感性排序以及各種加筋材料對半挖半填路基穩(wěn)定性、沉降差異的影響。對不平衡推力法進行了改進，研究了路基中錨桿、土工材料等的加固力學機理，推導了加固材料在邊坡中的力學作用模式，建立了挖填交接面路基穩(wěn)定性分析集成方法。研發(fā)了具有巖土力學參數統計、路基邊坡模式建立、極限平衡穩(wěn)定性系數計算、可靠度和參數敏感性分析等功能的軟件。對半挖半填高陡交接面路基的施工、斷面形式及支擋結構選擇、監(jiān)測等提出了相應對策和技術?！　　栋胩畎胪诼坊€(wěn)定性分析理論與方法》可供高等院校交通運輸工程、土木工程、地質勘察專業(yè)高年級學生、研究生以及巖土工程勘察、設計研究人員學習、參考，此外，亦可供從事山區(qū)公路施工的高級管理人員參考。

書籍目錄

前言第1章 緒論1.1 路基概況1.2 研究現狀1.3 山區(qū)挖填路基的研究內容與方法第2章 路基地質體模糊分類描述與參數處理2.1 隸屬函數的構造2.2 隸屬函數的等效性2.3 模糊權重確定方法2.4 模糊重心分類方法2.5 巖體力學參數的模糊權重第3章 西南山區(qū)帶狀工程建設場地模糊分類3.1 山區(qū)帶狀工程構筑環(huán)境影響因素3.2 山區(qū)帶狀工程構筑環(huán)境分級模式3.3 湘西山區(qū)地理基本概況3.4 場地分級因素的模糊表達3.5 山區(qū)公路建設場地模糊分級系統3.6 不同可建性類別場地的力學參數3.7 邵懷高速公路溆浦連接線建設場地分類第4章 路基邊坡穩(wěn)定可靠度數值求解方法4.1 巖體工程結構的特點4.2 邊坡工程穩(wěn)定可靠度差分求解4.3 可靠度響應面法的優(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 計算模式與數據分析方法5.5 普通交接面組合設計參數影響排序5.6 高陡交接面組合設計參數影響排序第6章 土工材料對挖填路基沉降的作用6.1 計算模型及方案6.2 土工材料對沉降的影響效果6.3 材料與路堤高度對沉降影響6.4 材料與路堤填筑寬度對沉降影響6.5 材料與地基強度對沉降影響6.6 不同加筋層數對沉降的影響第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 加強材料的力學作用7.5 加固后安全系數校核7.6 程序主要功能的實現示意圖第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 集成分析系統功能檢驗第9章 半填半挖路基施工處理方法9.1 場地勘探與現場評估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)測參考文獻

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，相對高程為400～2000m，是典型的山地，地形地貌條件極為復雜，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，風化嚴重，是我國有名的易滑坡地層。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，附近棄土場地難找，有時無法找到合適的棄土場地，如果采用全路基開挖的話，棄土運輸距離必然很長，而行車條件又極為困難。必然導致投資加大，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，路基的構筑具有山地特點。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體作為填料填筑另一半路基，形成半填半挖路基?！　τ诼坊こ蹋浞€(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。主要表現為，一般路基工程在同一個橫斷面上以及在某一里程路段內，其構成時間、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，是天然地質體，通過了漫長的地質歷史形成時期，具有較高的穩(wěn)定性和強度；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，交接面兩側組成和形成過程完全不同。導致這種路基的穩(wěn)定性分析，填筑方法、工藝、加固技術及措施與常規(guī)程序的差異，因此吸引了許多學者從不同的方面開展研究，目前已經取得了一些成果?！　　?/pre>








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