基于多級模糊綜合評判法高速公路邊坡穩(wěn)定性分析

隨著我國改革開放的不斷深入和國家公路建設開發(fā)步伐的日趨加快，為了改善交通條件，促進經濟的高速發(fā)展，我國近幾年修筑了大量的高速公路。由于工程需要，高速公路修筑時往往會在一定程度上破壞或擾動原來較為穩(wěn)定的巖石或土體結構而形成新的人工邊坡。高速公路路基邊坡穩(wěn)定與否，直接影響公路能否正常使用。

高速公路的路基穩(wěn)定是車輛出行和正常行駛的必要條件,然而,在路基開挖的過程中,很容易出現(xiàn)滑塌等問題。因此,對高速公路邊坡的穩(wěn)定性要進行嚴格分析,對非滑塌區(qū)部位也要進行嚴格審查,保證邊坡的穩(wěn)定性。文章對高速公路的邊坡穩(wěn)定性進行了具體分析,并探討了其治理的方法和措施。

考慮極限平衡法等傳統(tǒng)邊坡穩(wěn)定性分析方法不能完全準確描述邊坡實際穩(wěn)定狀態(tài),以及邊坡穩(wěn)定性評判在多因素影響下的層次性、模糊性、不確定性,基于模糊綜合評判數學模型,對公路邊坡穩(wěn)定性進行綜合評判。同時,針對邊坡系統(tǒng)內外部因素對邊坡穩(wěn)定性影響的非線性變化特征,引入非線性模糊算子,建立基于模糊綜合評價法的邊坡穩(wěn)定非線性評價模型。各指標權重的確定采用綜合權重取值,提高了評價模型的準確性與科學性。最終將該方法應用于河百高速公路沿線邊坡穩(wěn)定性評價,結果表明該方法評價結果與實際情況相符,對同類工程建設具有指導借鑒意義。

引用模糊數學的理論與方法,建立了二級模糊評判模型。結合湖南某高速公路k120+450~k120+900段邊坡實例,通過地質調查,總結了4類20項主要影響該邊坡穩(wěn)定性的因素,作為進行模糊綜合評判的評價因子,并分為2個層次。利用降半梯形隸屬函數法和專家評定法分別確定連續(xù)型變量、離散型變量的隸屬度,通過模糊評判模型計算得到了公路邊坡穩(wěn)定性的預測結果。計算結果表明該評價方法能更全而地考慮實際邊坡問題的非確定性屬性,評價分析結果與實際相吻合。

將破壞概率理論應用于邊坡穩(wěn)定性分析中,借助geo-slope程序,采用蒙特卡洛法(montecarlomethod),以janbu法為功能函數對黃延高速公路界子河邊坡在自然狀態(tài)和飽水狀態(tài)下進行可靠性分析。計算結果表明,在自然狀態(tài)條件下,該邊坡的破壞概率為30.97%,在飽水狀態(tài)條件下為100%。水是影響本邊坡穩(wěn)定性最不利的因素之一,應切實加強該邊坡的防水措施。

將強度折減理論應用于邊坡穩(wěn)定性分析中,借助flac/slope有限差分分析程序,選擇彈塑性mohr-coulomb模型及其破壞準則,以黃延高速公路界子河邊坡作為工程實例,分析了該邊坡在自然狀態(tài)條件和飽水狀態(tài)條件下的穩(wěn)定性,并與傳統(tǒng)的janbu法、morgenstern-price法、spencer等方法計算得到的邊坡穩(wěn)定安全系數進行了比較.結果表明,有限差分強度折減法能夠真實地反映邊坡的實際情況,方便合理,求得的邊坡安全系數更接近實際,顯示出其在邊坡穩(wěn)定性分析中的一定優(yōu)勢.

公路巖質邊坡具有點多線長、規(guī)模小的特點,缺乏詳細的巖體力學參數,現(xiàn)有巖體分級系統(tǒng)難以應用。根據公路巖質邊坡的特點,考慮建模過程的系統(tǒng)全面性、簡明科學性、相對獨立性及靈活可操作性,選取合理的邊坡穩(wěn)定性評價指標,建立了邊坡穩(wěn)定性的兩層綜合評價體系,運用層次分析法確定了評價指標的權重矩陣,采用模糊綜合評判方法建立了公路巖質邊坡的穩(wěn)定性分級模型。運用該模型對湖南省常德-吉首高速公路路段內142個巖質邊坡穩(wěn)定性進行了模糊綜合評判分級,結果表明,該方法是合理實用的,可供同類工程借鑒。

強度折減法是邊坡穩(wěn)定性分析中重要的方法之一,在巖土工程領域應用廣泛.為分析邊坡土層性質對其穩(wěn)定性影響,基于強度折減法采用有限元軟件對不同土層條件下公路邊坡穩(wěn)定性進行研究.結果表明,隨強度參數內摩擦角和黏聚力降低,邊坡穩(wěn)定性逐漸降低,且邊坡穩(wěn)定性對內摩擦角變化更為敏感.

常吉高速公路k169+200~k169+900路段地質條件復雜,準確地評價這一路段多處路塹、路堤邊坡的穩(wěn)定性是常吉高速公路建設乃至以后的通車運營都是一大難題。本文以常吉高速公路工程邊(滑)坡的工程地質勘察成果為基礎,分段分析了路線坡體的工程地質條件,提出了影響坡體滑動的各種可能因素;采用地表位移監(jiān)測、深部位移監(jiān)測等多方面的變形監(jiān)測方法對坡體的變形進行監(jiān)控,同時結合這一路段多處邊(滑)坡的穩(wěn)定性分析計算,對這些坡體的穩(wěn)定性進行了評價。

對高速公路邊坡的調查結果表明,高速公路邊坡的穩(wěn)定性隨坡度、坡長的增大而減小,隨植物覆蓋度的增大而加強,有護坡工程的邊坡穩(wěn)定性大于沒有護坡工程的邊坡;邊坡的穩(wěn)定性并隨土壤硬度的變化而變化。在調查的基礎上提出了增強邊坡穩(wěn)定性的措施

黃土地區(qū)高速公路邊坡穩(wěn)定性的研究

針對某高速公路邊坡的穩(wěn)定性及支護評價的問題,本文采用midas/nx有限元軟件進行了數值模擬分析,結果表明:在天然狀態(tài)下,邊坡的穩(wěn)定系數為0.97,處于不穩(wěn)定狀態(tài)。通過采用預應力錨索抗滑樁支護加固方案后,邊坡的穩(wěn)定系數是1.37,位移由支護之前的58.53mm減小到支護后的17.29mm,滿足了邊坡穩(wěn)定性的要求,加固效果顯著。

通過引入動量項和自適應學習率對傳統(tǒng)bp神經網絡預測模型進行改進,建立改進bp神經網絡邊坡穩(wěn)定性預測公式,并將其應用于湖南安化某高速公路邊坡工程,將其預測結果與傳統(tǒng)bp神經網絡預測結果和實際安全系數進行比較,分析邊坡的穩(wěn)定性并提出針對性的建議。

通過引入動量項和自適應學習率對傳統(tǒng)bp神經網絡預測模型進行改進,建立改進bp神經網絡邊坡穩(wěn)定性預測公式,并將其應用于湖南安化某高速公路邊坡工程,將其預測結果與傳統(tǒng)bp神經網絡預測結果和實際安全系數進行比較,分析邊坡的穩(wěn)定性并提出針對性的建議.

近年來三維數值模擬在邊坡穩(wěn)定性分析中被廣泛應用,文中以某滑坡為工程背景,運用flac3d軟件分析滑坡的穩(wěn)定狀態(tài),對滑坡體的位移、應力、應變、最大不平衡力和特定記錄點的位移與時步關系進行分析,模擬出滑動面的位置,綜合評價滑坡的穩(wěn)定狀態(tài),從而為其它同類工程提供有意義的經驗。

根據桂柳高速公路大量的實際數據分析,論證控制邊坡變形破壞的主要影響因素及影響程度,其中地形地貌、地質環(huán)境、氣候條件是基本因素,而人類活動對邊坡變形破壞形成起加速和誘發(fā)作用,同時針對目前邊坡穩(wěn)定性評價及預測中指標選擇及評價方法的不足,指出邊坡穩(wěn)定性評價指標具有分級的特點,并應用模糊數學知識,建立了邊坡穩(wěn)定性二級模糊綜合評價模型,該模型包括了3個層次(目標層、因素層、因子層)、4個因素(地貌、地質、氣候、人為作用)、14項因子,然后通過實例檢驗,證實該模型的實用性和有效性,最后用模型對桂柳高速公路路段內邊坡穩(wěn)定性進行了模糊綜合分區(qū)。

在公路和鐵路工程的初期勘察階段,沿線工程場地的穩(wěn)定性直接影響著路線的確定和選擇。對于可能發(fā)生滑坡災害地段的誤判漏判不僅會影響工程進度,還會造成不必要的經濟損失。本文通過對斜坡地貌、構造、地層等指標因素的采集,運用模糊數學基本運算法則對巫奉高速公路沿線的斜坡進行了綜合評價,結果顯示該方法不僅能降低勘察成本,更能夠準確的判斷斜坡穩(wěn)定性,為交通工程線路的選擇提供可靠的依據。

安全是礦山開采的最重要指標,對于露天礦山的開采工作而言,在開采過程中就其邊坡穩(wěn)定性進行分析,可提升礦山開采的穩(wěn)定性。本文通過實例分析的方式,就模糊綜合評價法在露天礦邊坡穩(wěn)定性分析中的應用進行分析。

露天礦山邊坡穩(wěn)定性分析過程中常常具有不確定性,本文以模糊數學為理論基礎,建立了露天礦山邊坡穩(wěn)定性分析的模糊綜合評價體系,利用某露天煤礦為實際案例,將建立的體系應用其中,對邊坡穩(wěn)定性進行具體分析。研究結果顯示,使用模糊綜合評價露天礦山邊坡穩(wěn)定性,評價效果良好,并且能夠將邊坡所處實際狀態(tài)準確反映,具有較高的實用性。

為了研究自動監(jiān)測對邊坡穩(wěn)定性判斷的準確性,以漢十高速某填方高邊坡為例,采用gnss位移自動監(jiān)測手段對該邊坡進行監(jiān)測,通過實時監(jiān)測數據分析監(jiān)測點累積位移—時間曲線和位移速率—時間曲線,判斷邊坡的穩(wěn)定性,輔以現(xiàn)場巡查進行驗證,再通過穩(wěn)定性計算進行定量評價,結果表明,邊坡自動監(jiān)測手段能較準確的判斷邊坡的穩(wěn)定性,其可作為高速公路邊坡災害預防的一種有效手段。

廣東某高速公路高邊坡在開挖至運營期間，先后出現(xiàn)三次病害，主要為坡面及塹頂出現(xiàn)貫通裂縫、平臺下錯、平臺水溝變形、坡面外鼓、行車道上拱等，這些病害是由坡體發(fā)生滑坡導致。通過對該滑坡進行了工程地質調繪、鉆探、物探、室內試驗等綜合勘察，查明各勘察斷面滑面及潛在滑面的形態(tài)及特征，在滑坡推力計算的基礎上，對其進行穩(wěn)定性分析，并提出治理意見，同時總結設計及施工階段的經驗教訓。

文章編號:100926825(2009)0320272202 張石高速公路某邊坡穩(wěn)定性分析與支護設計 收稿日期:2008210214 作者簡介:劉亞峰(19762),男,助理工程師,張石高速公路張家口管理處,河北張家口　075700 賀俊利(19752),男,助理工程師,張石高速公路張家口管理處,河北張家口　075700 路曉東(19732),男,工程師,張石高速公路張家口管理處,河北張家口　075700 劉亞峰　賀俊利　路曉東 摘　要:通過建立邊坡穩(wěn)定性分析的力學模型,應用簡化的bishop分析方法,以邊坡潛在滑移面的最小安全系數為控制 指標,對邊坡的穩(wěn)定性性能進行了研究,實踐表明,該邊坡穩(wěn)定性分析方法及支護方案切實可行,經濟合理。 關鍵詞:高速公路,邊坡,穩(wěn)定性,地質力學模型,支護,