路基边坡稳定性设计(II)

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1、第四章路基边坡稳定性设计第四章路基边坡稳定性设计第一节边坡稳定性分析原理与方法第二节陡坡路堤稳定性第三节浸水路堤稳定性第一节边坡稳定性分析原理与方法一、边坡破坏的机理1、土体强度破坏2、受水侵蚀3、设计施工不当4、荷载过大5、地震或其它自然因素均由剪切破坏引起，◆路基稳定性分析的原因：边坡过陡、自然平衡条件被破坏、水流冲刷、地基承载力过低等都会造成边坡沿一剪切面产生坍塌，必须分析其稳定性。二、边坡稳定性分析原理1．滑动面形状——与土质有关粘性土——圆柱形、碗形砂性土及砂土——平面2．力学求解问题单一平面问题——静力平衡问题，如

2、图4-1a）两个破坏面问题——超静定问题，如图4-1b）多个破坏面问题——多次超静定问题，如图4-1c）第一节边坡稳定性分析原理与方法a)直线破坏面b)折线破坏面C)曲线破坏面图4-1边坡的滑动面第一节边坡稳定性分析原理与方法二、边坡稳定性分析原理3.假设——使求解静不定问题变为静定问题滑动土体沿滑动面整体滑动（刚塑体）,不考虑土体的相对运动（不考虑内应力）；土体在滑动面上达到极限平衡，滑动面唯一；最不利滑动面，位置通过计算确定；滑动面通过坡脚。第一节边坡稳定性分析原理与方法二、边坡稳定性分析原理4.边坡稳定性计算方法直线法砂

3、土、砂性土土质：圆弧法条分法粘性土极限平衡法（考虑了安全系数）表解法石质：工程地质比拟法5．评定指标稳定系数：工程中，k＝1.25～1.5第一节边坡稳定性分析原理与方法三、边坡稳定性分析的计算参数1.土的计算参数γ：填土－路堤一致，天然－路堑多层土体：利用加权平均法2．边坡的取值对于折线形或阶梯形边坡，一般取平均值，或坡脚点和坡顶点的连线。3．荷载当量高度h0汽车荷载以相等压力的土层厚度来代替荷载当量土柱高边坡稳定性概念边坡一般是指具有倾斜坡面的土体或岩体，由于坡表面倾斜，在坡体本身重力及其他外力作用下，整个坡体有从高处向低处

4、滑动的趋势，同时，由于坡体土(岩)自身具有一定的强度和人为的工程措施，它会产生阻止坡体下滑的抵抗力。一般来说，如果边坡土(岩)体内部某一个面上的滑动力超过了土(岩)体抵抗滑动的能力，边坡将产生滑动，即失去稳定；如果滑动力小于抵抗力，则认为边坡是稳定的。第一节边坡稳定性分析原理与方法四、边坡稳定性分析方法——力学分析法1．直线法适用范围：直线法适用于砂土和砂性土(两者合称砂类土)，土的抗力以内摩擦力为主，粘聚力甚小。边坡破坏时，破裂面近似平面。图4-3直线法计算图先假定路堤边坡值，然后通过坡脚A点假定3～4个可能的破裂面ωi，如

5、图4-3b，求出相应的稳定系数Ki值得出Ki与ωi的关系曲线，如图4-3c在K=f(ω)关系曲线上找到最小稳定系数值Kmin，及对应的极限破裂面倾斜角ω值。第一节边坡稳定性分析原理与方法四、边坡稳定性分析方法——力学分析法按微分方法，当dK/dω=0可求稳定系数K最小时破裂面倾斜角ω0值。均质砂类土路堑第一节边坡稳定性分析原理与方法四、边坡稳定性分析方法——力学分析法成层砂类土边坡第一节边坡稳定性分析原理与方法四、边坡稳定性分析方法——力学分析法2．圆弧法（1）适用范围l圆弧法适用于粘性土，土的抗力以粘聚力为主，内摩擦力较小。

6、边坡破坏时，破裂面近似圆柱形。适用于边坡有不同的土层、均质土边坡，部分被淹没、均质土坝，局部发生渗漏、边坡为折线或台阶形的粘性土的路堤与路堑。（2）假定假定土为均质和各向同性；滑动面通过坡脚；不考虑土体的内应力分布及各土条之间相互作用力的影响，土条不受侧向力作用，或虽有侧向力，但与滑动圆弧的切线方向平行（3）基本原理将圆弧滑动面上的土体划分为若干竖向土条，依次计算每一土条沿滑动面的下滑力和抗滑力，然后叠加计算出整个滑动土体的稳定性。圆弧法的计算精度主要与分段数有关。分段愈多则计算结果愈精确，一般分8～10段。小段的划分，还可结

7、合横断面特性，如划分在边坡或地面坡度变化之处，以便简化计算。第一节边坡稳定性分析原理与方法四、边坡稳定性分析方法——力学分析法（4）步骤通过坡脚任意选定可能发生的圆弧滑动面AB，其半径为R，沿路线纵向取单位长度1m。将滑动土体分成若干个一定宽度的垂直土条，其宽一般为2～4m，如下图所示。计算每个土条的土体重Gi(包括小段土重和其上部换算为土柱的荷载在内)。Gi可分解为垂直于小段滑动面的法向分力Ni=Gicosαi和平行于该面的切向分力Ti＝Ｇisinαi，其中αi为该弧中心点的半径线与通过圆心的竖线之间的夹角，i＝(其中xi

8、为圆弧中心点距圆心竖线的水平距离，R为圆弧半径)计算每一小段滑动面上的反力(抵抗力)，即内摩擦力Nif(其中f=tgi)和粘聚力cLi（Ｌi为i小段弧长)。以圆心O为转动圆心，半径R为力臂，计算滑动面上各力对O点的滑动力矩和抗滑力矩求稳定系数K值第一节边坡稳定性分析原理与方