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石笼结构是由单体石笼中填入符合粒径和强度要求的石料逐层砌筑连接而成的柔性结构,具有良好的柔性、渗透性和生态环保特性,应用于山区公路的特殊路段是对传统支挡防护形式的有效补充,是大有前途的一种结构物。
基于北京平谷山区公路的工程应用,总结了石笼结构在山区公路特殊路基防护应用中的适应性。石笼挡墙较之传统防护结构更好的适用于山区公路沿溪段浸水路基的支挡防护,以及高陡碎块石填方边坡路段的支挡防护和边坡绿化整治,是对传统圬工砌体支挡防护形式的有效补充。石笼护坡适用于山区公路路基边坡坡比缓于1:1.0的各类填、挖方边坡的,路基土以碎石土或土质为主,是对稳定路基边坡的生态防护整治措施。
本文的研究依托黄关公路中提出的石笼护坡的整体失稳、局部失稳、冲刷淘蚀脱空、生态恢复四大技术关键点,以目前石笼挡墙的颗粒流力学模拟研究成果为基础,进一步展开对石笼自稳理论的研究。
石笼单体的力学性质的研究是进行试验研究的基础。单体石笼的抗剪强度参数因石笼空隙率不同而存在于一个范围之内,空隙率越小,c越大,ψ越小。在压缩作用下,临面的连接处及石笼高度中间部位易发生大变形,此位置加强连接。
利用颗粒流离散元进行了数值模拟研究,进行了石笼护坡结构自稳条件的研究,通过对石笼护坡单箱的局部稳定条件的研究,运用数值模拟得出不同坡比(1:1.0～1.5)条件下格片的最大间距参数(分别为100cm、90cm、80cm)；在局部稳定条件下继续对石笼护坡整体稳定条件进行研究,运用数值模拟提出不同坡比、24cm厚石笼的最大高度参数(1:1.5坡比下填土高度常为3m～10m,完全适用；1:1.25坡比下工程中常用的路堤墙上3～6m墙顶填土高,完全适用；1:1.0坡比下填土高度小于10m的边坡加设固定钢筋后适用)。
进行了雨水下渗对石笼护坡防护下未生态恢复的路基边坡的冲刷和淘蚀能力研究,提出相应的防冲刷淘蚀措施。建议加强施工阶段的控制,保证坡面平整,填石均匀,避免局部填石挤凑；同时对于有较大雨水冲刷机会的局部地段加铺土工织物缓解雨水渗透作用。石笼护坡在碎石土边坡等应用过程中通过表面覆土混播花草,迅速进行生态恢复。总结了石笼护坡的结构设计思路,应用于工程实践,采用了上述结论的上堡子公路石笼护坡的良好的应用,为其在山区公路中的推广应用积累了宝贵的经验。