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降雨条件下高速公路路基边坡稳定的预警研究
| 论文题名： | 降雨条件下高速公路路基边坡稳定的预警研究 |
| 关键词： | 极限平衡法;空间变异;安全系数;破坏概率;边坡稳定;降雨条件;高速公路路基 |
| 摘要： | 目前我国经常会出现一些突发的公路路基边坡失稳事故，导致人员伤亡和财产损失。因此，进行公路路基边坡稳定性的安全评价，以及建立相应的预警系统，就显得尤为必要。 本文以极限平衡法为计算手段，研究了路基边坡土体参数空间变异场条件下的稳定性问题。然后，在此基础上进行了降雨条件下路基边坡稳定的预警研究。 首先，编制程序实现了土体强度参数空间变异场的生成，检验表明所生成的参数空间场能非常完好的覆盖给定的参数分布空间，并大大的减少了计算次数。然后，结合改进的Morgenstern-Price法和改进的边坡极限滑面扫描算法，进行了土体参数空间变异条件下的路基边坡极限平衡法求解，并进行了计算方法的适应性论证。 其次，编程实现了多参数场相关条件下的边坡土体参数的空间变异场，此算法同样能保证参数空间场的全域覆盖性，且能大大减少冗余计算。边坡几何参数敏感性分析表明相关长度对边坡稳定性基本无影响，同一几何条件下，边坡土体变异性越大，破坏概率也越大。强度参数的敏感性分析表明安全系数的大小并不能绝对反应路基边坡的安全性，需计入土体参数变异条件下的边坡破坏概率。土体抗剪强度参数负相关情况下的路基边坡破坏概率，比两参数相互独立情况下的破坏概率更小，正相关情况则比相互独立情况下的破坏概率更大。而计算安全系数均值则与破坏概率呈现出相反的规律。 然后，进行了不同降雨类型条件下的均值和非均值非饱和土路基边坡的稳定分析。均值土边坡计算结果表明:粗粒土易于遭受短时强降雨的影响，而细粒土更易于遭受长时弱降雨的影响。饱和渗透系数是影响边坡土体稳定性的关键因素，每种土质边坡都有其自身的临界降雨强度，并可以通过计算获取。计算认为，降雨和边坡渗透系数为影响降雨条件下边坡稳定的第一层次因素;边坡几何尺寸为第二层次影响因素;地下水位为第三层次。 非均值非饱和土边坡的降雨失稳研究表明:空间相关长度对边坡稳定性不产生影响;参数的变异性会直接导致边坡的安全系数和失稳概率的变化，在概率框架下讨论边坡的稳定性，需要考虑参数的变异性和他们之间的相关系数，以便于进行定量分析。 最后，提出了公路路基边坡预警监测的指标、阈值和评判标准，并在此基础上提出了基于概率计算的路基失稳预警系统框架。 |
| 作者： | 白桃 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 黄晓明 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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