路基路面工程第4章

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1、边坡稳定性分析原理与方法陡坡路堤稳定性浸水路堤稳定性第四章路基边坡稳定性设计SlopeStabilityofSubgradeDesign重点学习要点：掌握直线法及分段圆弧法验算路堤边坡稳定性；了解陡坡路堤稳定性验算；了解河滩路堤稳定性验算；一般情况下，对于边坡不高的路基(不超过8.0的土质边坡，不超过12.0m的石质)边坡，可按一般路基设计，采用规定的边坡值，不做稳定性分析，地质与水文条件复杂，高填深挖或特殊需要的路基，应进行边坡稳定性分析计算，据此选定合理的边坡及相应的工程技术。注意：第一节边坡稳定性分析原理与方法一.边坡稳定原理⑴通常按平面问题来处理

2、。⑵松散的砂性土和砾（石）土在边坡稳定分析时可采用直线破裂法。空间问题平面问题⑶粘性土在边坡稳定分析时可采用圆弧破裂面法。第一节边坡稳定性分析原理与方法一.边坡稳定原理1、假设边坡稳定分析时，大多采用近似的方法，并假设：⑴不考虑滑动土体本身内应力的分布。⑵认为平衡状态只在滑动面上达到，滑动土体整体下滑。⑶极限滑动面(slidingsurface)位置需要通过试算来确定。第一节边坡稳定性分析原理与方法一.边坡稳定原理二.边坡稳定性分析的计算参数（一）土的计算参数对于路堑或天然边坡取：原状土的容重(unitweight)γ、内摩擦角(angleofinter

3、nalfriction)和粘聚力(adhesionstrength)。2.对于路堤边坡，应取与现场压实度一致的压实土的试验数据。3.边坡由多层土体所构成时：（4-1）（4-2）（4-3）第一节边坡稳定性分析原理与方法（二）边坡稳定性分析边坡(sideslop)的取值对于折线形、阶梯形边坡：取平均值。如：a图去AB线；b图取坡脚与坡顶的连线第一节边坡稳定性分析原理与方法二.边坡稳定性分析的计算参数(三）汽车荷载当量换算边坡稳定分析时，需要将车辆按最不利情况排列，并将车辆的设计荷载换算成当量土柱高，以ho表示：（4-4）式中：N—横向分布的车辆数（为车道数）

4、；Q—每辆重车的重力，kN（标准车辆荷载为550KN）L—汽车前后轴的总距：汽-10级和汽-15级，L＝4.2m，汽-20级重车，L＝5.6m；汽-超20级L＝12.8mB—横向分布车辆轮胎最外缘之间的距离；b—轮距1.8m；m—相邻两辆车后轮中心距，1.3md—轮胎着地宽度；可以认为ho分布在整个路基宽度上第一节边坡稳定性分析原理与方法二.边坡稳定性分析的计算参数三.边坡稳定性分析方法力学分析法数解法图解法或表解法工程地质法：根据已成不同土类或岩体边坡的大量经验数据，拟定出路基边坡稳定值参考表，供设计参考，属实践经验的对比一般情况，土质边坡的设计，先按

5、力学分析法进行验算，再以工程地质法予以校核，岩石或碎石土类边坡则主要采用工程地质法，有条件时可以力学分析进行校核。第一节边坡稳定性分析原理与方法（一）力学分析法1.直线法适用性：适用于砂土和砂性土，土抗力以内摩擦力为主，粘聚力很小。⑴路堤：由于砂性土粘聚力很小，可忽略不计则式（4-5）可表达为：（4-5）（4-6）K＝1时，滑动面土体处于极限平衡状态，此时路堤的极限坡度等于砂类土的内摩擦角，该角相当于自然休止角(angleofrepose)当内摩擦角大于边坡坡角，路基自然稳定，与高度无关第一节边坡稳定性分析原理与方法⑵路堑：式中：a0—参数，按微分法，当

6、dK/dω＝0可求K最小时破裂面倾斜角ω0值：则：第一节边坡稳定性分析原理与方法（一）力学分析法（4-7）（4-9）（4-6）⑶成层砂类土边坡：（4-10）如果某一分块有换算土柱荷载，该分块应包括换算土柱荷载在内。稳定系数Kmin应大于1.25，但K值也不宜过大，以免造成不经济。第一节边坡稳定性分析原理与方法（一）力学分析法注意：例题：某挖方边坡已知现拟定边坡为1：0.5，试验算其稳定性第一节边坡稳定性分析原理与方法（一）力学分析法解：2.圆弧法适用性：粘性土的路堤与路堑。1）圆弧法的基本原理与步骤基本原理：将圆弧滑动面上的土体划分为若干竖向土条，依次计

7、算每一土条沿滑动面的下滑力矩和抗滑力矩，然后叠加计算整个滑动土体的稳定性。计算精度：主要与分段数有关，分段越多越精确。基本假定：①一般假定土为均质和各项同性；②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。③滑动面通过坡角；第一节边坡稳定性分析原理与方法（一）力学分析法基本步骤：（1）通过坡角任意选定可能发生的圆弧滑动面AB，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土条（一般取2~4m）。（2）计算每个土条的土重Gi，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，αi

8、＝sin-1(xi/R)（3）计算每一小段滑动面上的反力，即内摩擦力Nif（f＝