【摘 要】
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随着高速公路网的不断完善,近年来高速公路逐渐向多山地区发展。多山地区有着复杂的地质条件,多样的地形地貌等特点,在公路建设前期考虑到施工中安全、成本、工期等问题对线路进行选线规划,通过人类活动改变原始地貌,打破原有的平衡状态,对边坡稳定性造成一定的影响。边坡稳定性评价通常采用极限平衡法,将相关参数视为定值进行计算,以安全系数大小对边坡是否稳定进行判断。但岩土体的非均质性、赋存环境与地域性差异等特点,
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随着高速公路网的不断完善,近年来高速公路逐渐向多山地区发展。多山地区有着复杂的地质条件,多样的地形地貌等特点,在公路建设前期考虑到施工中安全、成本、工期等问题对线路进行选线规划,通过人类活动改变原始地貌,打破原有的平衡状态,对边坡稳定性造成一定的影响。边坡稳定性评价通常采用极限平衡法,将相关参数视为定值进行计算,以安全系数大小对边坡是否稳定进行判断。但岩土体的非均质性、赋存环境与地域性差异等特点,导致其构成的边坡稳定性分析中的参数与计算模型存在随机性与模糊性,这些不确定性导致对边坡状态判断时出现较大偏差。因此,寻求有效考虑岩土特性不确定性的边坡稳定性评价方法,对山区公路建设具有重要的现实意义。本文以汕昆高速公路龙川至怀集A1合同段为背景,针对边坡工程中存在的不确定性问题,采用模糊可靠度理论,通过建立边坡模糊可靠度计算模型,对高速公路沿线边坡进行稳定性评价。主要研究工作及成果如下:(1)对汕昆高速公路龙川至怀集A1合同段的工程概况进行介绍,研究区为各种地形兼有的复杂地貌,边坡以深挖路堑边坡为主共48个,路堤边坡31个,半挖半填边坡8个,其中岩性以强风化花岗岩为主,泥质砂岩、砂砾岩次之,绝大多数边坡高度大于15m,坡角在15°以上。(2)边坡破坏模式与稳定性影响因素研究。按工程性质不同将沿线边坡分为:路堤、路堑与路肩边坡。研究表明路堤边坡与路堑边坡的破坏模式可视为圆弧形破坏,路肩边坡可视为折线形破坏。结合工程背景运用频度统计法和灰色关联度法对边坡稳定性影响因素进行分析。结果表明地层岩性、地形地貌、地质构造、水文与降雨是影响边坡稳定的主要因素;坡体参数的灰色关联度排序:粘聚力>内摩擦角>坡角>重度>坡高。(3)模糊可靠度理论及其在边坡稳定性评价方面的应用研究。针对圆弧形破坏与折线形破坏分别选用Bishop法与简化Morgenstern-Price法,推导天然状态下边坡下滑力与抗滑力公式,并建立极限状态方程,并通过MATLAB程序对其编程。在此基础上,视边坡破坏为模糊事件,将岩土力学参数进行模糊性处理,选取岭形上戒型隶属函数描述边坡破坏过程,建立极限状态的概率密度函数与隶属函数相结合的模糊可靠度计算模型。将此模型算法通过MATLAB程序语言实现,并用文献实例验证其正确性。(4)背景工程应用及公路安全评价。借助已有结论对典型边坡进行筛选,并推导各典型边坡极限状态方程,进行稳定性评价。将边坡稳定性划分为稳定、基本稳定、潜在不稳定、欠稳定和不稳定5个等级,以随机模糊可靠度结果对边坡稳定性进行评价,结果表明,研究区沿线87个边坡中,稳定边坡67个,基本稳定边坡3个,潜在不稳定边坡1个,欠稳定边坡1个,不稳定边坡15个。通过对沿线边坡安全系数与破坏概率结果分析再次证明所选隶属函数符合实际。
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