【摘 要】
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黄土在我国西北地区分布很广,大部分高速公路和铁路修建在黄土沟塬,峁梁区,不可避免的要开挖大量的黄土路堑边坡。黄土路堑边坡表土在实际运营中受到降雨和蒸发的反复干湿循环作用,抗冲性不断弱化,最终引发剥落、陷穴甚至是滑坡等边坡病害灾害。本文在G312线上海至霍尔果斯公路清水驿至傅家窑段开挖不同坡率的黄土路堑边坡,根据当地气象资料设计边坡干湿循环流程,对经历不同干湿循环次数后的路堑边坡进行土性变化试验和边
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黄土在我国西北地区分布很广,大部分高速公路和铁路修建在黄土沟塬,峁梁区,不可避免的要开挖大量的黄土路堑边坡。黄土路堑边坡表土在实际运营中受到降雨和蒸发的反复干湿循环作用,抗冲性不断弱化,最终引发剥落、陷穴甚至是滑坡等边坡病害灾害。本文在G312线上海至霍尔果斯公路清水驿至傅家窑段开挖不同坡率的黄土路堑边坡,根据当地气象资料设计边坡干湿循环流程,对经历不同干湿循环次数后的路堑边坡进行土性变化试验和边坡冲刷试验。将试验结果进行对比分析后,总结出了干湿循环作用对黄土路堑边坡抗冲性的弱化规律,并根据此规律和实地调研的结果,选取了适用于黄土路堑边坡的防护方案与裸坡预警机制。本文主要内容概括如下:(1)根据项目区周边的雨季气候资料制定了干湿循环方案,并对经历不同干湿循环次数的黄土路堑边坡表土进行了室内物理特性试验,以了解干湿循环作用下路堑边坡表土颗粒级配、入渗深度、含水率、干密度和孔隙比等物理性质变化情况。(2)根据相似性原理设计了路堑边坡冲刷方案,并对经历不同干湿循环次数的黄土路堑边坡进行了边坡冲刷。收集冲刷过程中流经边坡的土水混合物,观察测量冲刷试验过程中与结束后的坡面形态变化情况,以了解干湿循环循环作用下路堑边坡表土的抗冲性弱化规律。(3)随着干湿循环次数的增加,由于颗粒破碎速度的减慢和作用范围的扩大,干湿循环对路堑边坡表土的土性弱化速度先快后慢,存在土性弱化临界干湿循环次数;且黄土路堑边坡表土存在明显的分层现象,较坚硬的边坡中下层表土弱化速度显著快于边坡上层表土,使得随着干湿循环次数的增加,边坡各层表土土性趋于一致。(4)干湿循环作用弱化了黄土路堑边坡表土抵抗降雨冲蚀的能力,且存在抗冲性弱化临界干湿循环次数,在路堑边坡经历的干湿循环次数到达了这个值后,弱化严重的边坡表土无法再抵抗降雨径流所产生的剪切力,在冲刷过程中就会出现大量的边坡土体剪切损失,冲刷情况发生质变。(5)由于陡坡坡面较长,使得其在降雨冲刷过程中坡面产流能力弱于缓坡,在初始状态下有着更好的抗侵蚀和抗冲刷性能。但是因为陡坡土性弱化速度更快,冲刷径流剪切力更大,陡坡表土抗冲性弱化至冲刷情况发生质变所需要经历的干湿循环次数相较缓坡更少。而在经历(超过抗冲性弱化临界干湿循环次数的)一定次数的干湿循环后,因为多种因素互相耦合,在相同的降雨冲刷条件下陡坡也可能比缓坡产生更严重的水土流失。(6)黄土路堑边坡的防护思路可以概括为隔绝大气、分散径流、减少扰动这三点。对于缓坡,可以选用土工格栅植草来进行坡面防护,对于陡坡则可以选用喷洒植物纤维来进行坡面防护,而对于没有进行防护的黄土路堑裸坡来说,可以设置结合雨季短期滑坡预警、滑坡灾害风险评估模型、现场试验和边坡调研结果的滑坡灾害预警机制,从而预测和阻止滑坡灾害的发生。
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