陰陽坡效應(yīng)對黃土邊坡破壞機(jī)理分析及防治技術(shù)應(yīng)用研究.pdf

1、公路建設(shè)對社會經(jīng)濟(jì)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(jì)發(fā)展首先強(qiáng)調(diào)的就是加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的力度。我國公路構(gòu)造復(fù)雜，生態(tài)環(huán)境多變，形成公路病害類型多、頻度高、強(qiáng)度大、影響面寬、損失嚴(yán)重，成為世界上公路病害較嚴(yán)重的國家之一，同時也成為制約國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素，防治公路災(zāi)害已成為我國建設(shè)和諧社會中的一項(xiàng)戰(zhàn)略任務(wù)。穩(wěn)定的邊坡可以保障路面系統(tǒng)完好和道路的安全運(yùn)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(shè)

2、質(zhì)量和安全運(yùn)營有著非常重要的意義，因此邊坡穩(wěn)定技術(shù)研究一直是工程熱點(diǎn)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(dǎo)致其土質(zhì)、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(yīng)。
　　陰陽坡效應(yīng)對公路工程的選線、設(shè)計(jì)、施工、防護(hù)以及后期的運(yùn)營養(yǎng)

3、護(hù)都有十分重要的影響。長期以來，我省公路邊坡運(yùn)營情況較差，水土流失問題嚴(yán)重，路域景觀差，其客觀原因是科研、設(shè)計(jì)水平較低、理念陳舊，而主觀原因則是對邊坡坡面防護(hù)以及綠色交通理念缺乏應(yīng)有的重視。我省在今后的五年內(nèi)將形成通達(dá)州市、對接周邊的高速公路網(wǎng)絡(luò)和安全暢通、銜接高效的干線公路網(wǎng)絡(luò)，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(shè)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(yán)重以及單調(diào)的道路景觀等問題，成為我省

4、科研技術(shù)人員研究的重點(diǎn)。
　　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(shí)上坡面破壞形成的沖溝、洞穴、濕陷進(jìn)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(dǎo)致不同坡向邊坡的土質(zhì)、性狀、變形狀況以及植被覆蓋度不同，陰陽坡效應(yīng)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(qiáng)度的影響研究主要是少數(shù)幾次凍融循環(huán)的，結(jié)果顯示土強(qiáng)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(fù)凍融下黃土的力學(xué)性質(zhì)變化未見研究成果，尤其是在定量關(guān)系研究上更是缺乏相關(guān)的研究。研究黃土在多次凍融循環(huán)條件下的強(qiáng)度變化特性在理論和實(shí)踐方而都很有必要。
　　本項(xiàng)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(yīng)、黃土邊坡防護(hù)技術(shù)等相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，以長期連續(xù)的現(xiàn)場觀測試驗(yàn)、系統(tǒng)的室內(nèi)試驗(yàn)和理論分析為主要研究方法，針對陰陽坡效應(yīng)對黃土邊坡的影響及考慮陰陽坡效應(yīng)下的黃土邊坡防護(hù)技術(shù)進(jìn)行深入的探索。項(xiàng)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(yùn)營效益提供了保障.文章通過對已通車運(yùn)營的黃土公路路基邊坡陰陽坡

7、效應(yīng)引起的病害和邊坡防護(hù)效果的調(diào)研，分析病害產(chǎn)生的主要因素，并提出相應(yīng)的防治措施，再結(jié)合現(xiàn)場觀測試驗(yàn)段面與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，開展了陰陽坡效應(yīng)對黃土邊坡破壞機(jī)理及邊坡防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用。同時，通過歸納總結(jié)已有的黃土邊坡防護(hù)技術(shù)和防護(hù)效果，開展了針對植物纖維防護(hù)技術(shù)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(jìn)行病害調(diào)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(guān)系；第三，通過室內(nèi)干濕循環(huán)試驗(yàn)，分析了干濕循環(huán)作用對原狀黃土的物理、力學(xué)性質(zhì)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(yàn)，分析了凍融循環(huán)作用對原狀黃土的物理、力學(xué)性質(zhì)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(hù)示范工程，揭示了植物纖維防護(hù)的護(hù)坡效果。
　　本論文充分借鑒甘肅省交通科學(xué)研究院有限公司長期以來積累的科研工作和試驗(yàn)檢測經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合已完成的西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目“氣象災(zāi)害對平定高速公路邊坡的影響及防治技術(shù)研究”的研究成果，對已有的邊坡破壞機(jī)理及防護(hù)技術(shù)研究成果進(jìn)行了整理和分析。在此基礎(chǔ)上，通過對已通車運(yùn)營的黃土公路路