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原文传递阴阳坡效应对黄土边坡破坏机理分析及防治技术应用研究

论文题名：	阴阳坡效应对黄土边坡破坏机理分析及防治技术应用研究
关键词：	公路建设;黄土边坡;破坏机理;阴阳坡效应;植物纤维防护
摘要：	公路建设对社会经济发展和人民生活水平改善具有重大作用，也正如此，国家的经济发展首先强调的就是加大基础设施建设的力度。我国公路构造复杂，生态环境多变，形成公路病害类型多、频度高、强度大、影响面宽、损失严重，成为世界上公路病害较严重的国家之一，同时也成为制约国民经济发展的主要因素，防治公路灾害已成为我国建设和谐社会中的一项战略任务。稳定的边坡可以保障路面系统完好和道路的安全运营，防止公路边坡发生蠕动、滑坡、崩塌、剥落、塌陷等病害，对公路建设质量和安全运营有着非常重要的意义，因此边坡稳定技术研究一直是工程热点问题。　　我国黄土分布面积很广，黄土和黄土状土分布面积约64万km2。甘肃省黄土地区高等级公路里程大约五千多公里，区内公路黄土边坡都出现了不同程度的多种病害。已有研究表明，不同坡向的边坡因受到辐射、所处环境的温度以及湿度影响导致其土质、性状、变形状况以及植被覆盖度不同，由此产生了阴阳坡效应。　　阴阳坡效应对公路工程的选线、设计、施工、防护以及后期的运营养护都有十分重要的影响。长期以来，我省公路边坡运营情况较差，水土流失问题严重，路域景观差，其客观原因是科研、设计水平较低、理念陈旧，而主观原因则是对边坡坡面防护以及绿色交通理念缺乏应有的重视。我省在今后的五年内将形成通达州市、对接周边的高速公路网络和安全畅通、衔接高效的干线公路网络，建立起资源节约、环境友好的绿色交通体系。因此，在我省今后的公路建设过程中，如何改善黄土地区公路边坡坡面病害频发，水土流失严重以及单调的道路景观等问题，成为我省科研技术人员研究的重点。　　多年来，人们在黄土边坡的稳定性研究中往往只考虑到整个坡体是否安全，却忽视了坡面的稳定，事实上坡面破坏形成的冲沟、洞穴、湿陷进一步发展会引起整个坡体的破坏。甘肃省黄土地区高等级公路里程大约五千多公里，区内公路黄土边坡都不同程度上出现了多种病害。已有研究表明，不同坡向的边坡其受到的辐射、所处环境的温度和湿度明显不同，由此导致不同坡向边坡的土质、性状、变形状况以及植被覆盖度不同，阴阳坡效应由此产生。目前，干湿循环的研究多集中在膨胀土方面，对于黄土的研究相对较少。冻融循环对土强度的影响研究主要是少数几次冻融循环的，结果显示土强度有的降低，有的基本不变。多次冻融循环主要针对水泥黄土、石灰粉土、青藏粘土和盐渍土等，对于长期反复冻融下黄土的力学性质变化未见研究成果，尤其是在定量关系研究上更是缺乏相关的研究。研究黄土在多次冻融循环条件下的强度变化特性在理论和实践方而都很有必要。　　本项目依托十堰至天水国家高速公路甘肃段徽县大石碑(陕甘界)至天水公路（简称“十天路”），针对甘肃省黄土地区常见的公路边坡病害，在充分借鉴已有的阴阳坡效应、黄土边坡防护技术等相关资料的基础上，以长期连续的现场观测试验、系统的室内试验和理论分析为主要研究方法，针对阴阳坡效应对黄土边坡的影响及考虑阴阳坡效应下的黄土边坡防护技术进行深入的探索。项目研究成果能显著提高公路的综合性能，为道路畅通和行车安全，避免交通事故的发生，提高道路通行能力和运营效益提供了保障.文章通过对已通车运营的黄土公路路基边坡阴阳坡效应引起的病害和边坡防护效果的调研，分析病害产生的主要因素，并提出相应的防治措施，再结合现场观测试验段面与室内试验结果的基础上，开展了阴阳坡效应对黄土边坡破坏机理及边坡防护技术的应用。同时，通过归纳总结已有的黄土边坡防护技术和防护效果，开展了针对植物纤维防护技术防治效果的研究，主要研究成果如下：　　首先，通过对巉柳高速公路、天巉汽车二级专用公路、平定高速公路的挖方路堑边坡进行病害调研，揭示了阴坡和阳坡病害产生的原因及影响因素；第二，通过对巉柳高速K1754+450和十天高速K700+060两处路堑边坡土体含水率、温度及气象要素的监测和分析，得到了路堑边坡不同深度处土体含水率和温度变化规律及其与降水和气温间的关系；第三，通过室内干湿循环试验，分析了干湿循环作用对原状黄土的物理、力学性质及湿陷性的影响，揭示了干湿循环作用对黄土边坡破坏的影响；第四，通过室内冻融循环试验，分析了冻融循环作用对原状黄土的物理、力学性质及湿陷性的影响，揭示了冻融循环作用对黄土边坡破坏的影响；最后，通过修筑十天高速725+500～K733+400段和兰永一级路K23+450～23+560段植物纤维边坡防护示范工程，揭示了植物纤维防护的护坡效果。　　本论文充分借鉴甘肃省交通科学研究院有限公司长期以来积累的科研工作和试验检测经验，结合已完成的西部交通建设科技项目“气象灾害对平定高速公路边坡的影响及防治技术研究”的研究成果，对已有的边坡破坏机理及防护技术研究成果进行了整理和分析。在此基础上，通过对已通车运营的黄土公路路基边坡阴阳坡效应引起的病害和边坡防护效果的调研，总结归纳了边坡病害类型、产生原因等。文章分析了阴阳坡效应对黄土边坡破坏机理及边坡防护技术的应用，该研究成果对于提高我省黄土地区公路建设水平，改善路基边坡运行状况，减少由于公路建设造成的水土流失，美化路域环境有十分重要的意义。
作者：	张海红
专业：	建筑与土木工程
导师：	李德武;王苍和
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文