路基边坡稳定性分析

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1、路基边坡稳定性分析第四章路基边坡稳定性设计4.1边坡稳定性分析原理与方法4.1.1边坡稳定原理根据对边坡发生滑塌现象的观察，边坡破坏时形成一滑动面.滑动面的形状与土质有关.对于粘性土，滑动土体有时象圆柱形，有时象碗形.对于松散的砂性土及砂土，滑动谢类似平谢.如果下滑面是单一平面.则根据静力平衡原理可以求解力未知量，这是一个静力平衡问题（图4一la）。如果下滑面具有二个破坏面，稳定性分析时必须确定两个破坏面上的法向力的大小和作用点，但只能建立三个平衡方程，因而这是一个超静定问题（图4一lb）。如果下滑谢具有多个破坏诎，稳定性分析时必须确定每个破坏面法向力

2、的大小和作用点，同样只能建立三个平衡方程，因而这是一个多次超静定问题（图4一lc）。为求解静不定问题,通常需要作出某些假设,使之变为静定问题.（1）在用力学边坡稳定性分析法进行边坡稳定性分析时，通常按平面问题来解决.（2）松散的砂性土和砾土具有较大的内摩檫角（4））和较小的粘聚力（c）z边坡滑塌时，破裂面近似平面，在边坡稳定性分析屮可采用直线破裂面法.（3）粘性土具有较大的粘聚力（c）,而内摩擦角（4））较小,破坏时滑动面近似于圆曲面，采用圆弧破裂面法.边坡稳定性分析的假设：1.不考虑滑动土体本身内应力的分布.2.认为平衡状态只在滑动面上达到，滑动土体

3、整体下滑.3.极限滑动面位置要通过计算确定.4.1.2边坡稳定性分析的计算参数(1)土的计算参数路基处在复杂的自然环境中，其稳定性随环境条件(特别是土的含水量>和时间的增长而变化。路堑是在天然土层中开挖而成，土石的性质、类别和分布是自然存在的。而路堤是由人工填筑而成，填料性质可由人为方法控制。因此，在边坡稳定性分析时，对于土的物理力学数据的选用，以及可能出现的最不利情况，应力求能与路基将来实际情况相一致。边坡稳定性分析所需土的试验资料：①对于路堑或天然边坡取：原状土的容重r(kN/m3)、内摩擦角4>(°)和粘聚力c(kPa)。②对路堤边坡，应取与现场

4、压实度一致的压实土的试验数据。数据包括压实后土的容重r(kN/m3)、内摩擦角4)(°)和粘聚力c(kPa)。在边坡稳定性分析时，如边坡由多层土体所构成，所采用土的边坡稳定性分析参数(：、4)和r的值应根据边坡稳定性分析方法确定，对于直线法和圆弧法可通过合理的分段，直接取用不同土层的参数值。如用综合土体边坡稳定性分析，可采用加权平均法求得，如下式：加权平均法适用于较为粗略的边坡稳定性分析。（2）边坡稳定性分析边坡的取值边坡稳定性分析时，对于折线形或阶梯形边坡（图4一2），一般可取平均值，例如，图4—2a＞取AB线，图4—2b）则取坡脚点和坡顶点的连线。

5、（3）汽车荷载当量换算路基除承受自重作用外，同时还承受行车荷载的作用。在边坡稳定性分析时，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（即以相等压力的土层厚度来代替荷载），以hO表示。当量土柱高度hO的计算式为荷载分布宽度，可以分布在行车道（路面）的范围，考虑到实际行车可能有横向偏移或车辆停放在路肩上，也可认为hO厚的当量土层分布在整个路基宽度上。4.1.3边坡稳定性分析方法（1）力学分析法①数解法：假定几个不同的滑动面，按力学平衡原理对每个滑动面进行边坡稳定性分析，从中找出极限滑动面.按此极限滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性.此法

6、较精确，但计算较繁，建议自编随机搜索计算机程序进行数值计算。②图解或表解法：在计算机和图解分析的基础上，制定成图或表，用査图或查表法进行边坡稳定性分析.此法简单，但不如数解法精确。（2）工程地质法根据不同土类及其所处的状态，经过长期的生产实践和大量的资料调查,拟定边坡稳定值参考数据，在设计时，将影响边坡稳定的因素作比拟，采用类似条件下的稳定边坡值.(1)力学分析法常用的边坡稳定性分析方法，根据滑动谢形状分直线破裂妞法和圆弧破裂面法，简称直线法和圆弧法。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

7、乎面。圆弧法适用于粘性土，土的抗力以粘聚力为主，内摩接力较小.边坡破坏时，破裂㈤近似圆柱形。①直线法如图4一3a)所示，路堤土楔ABD沿假设破裂面AD滑动，其稳定系数K按下式计算(按纵向长lm计，下同)边坡稳定性分析时，先假定路堤边坡值，然后通过坡脚A点，假定3一4个可能的破裂UJoi,如图4一3b),按式(4一5)求出相应的稳定系数Ki值，得出Ki与oi的关系曲线，如图4一3c).在K=f(o)关系曲线上找到最小稳定系数值Kmin,及对成的极限破裂面倾斜角w值。由于砂类土粘结力很小，一般可忽略不计，即取c=0,则式(4一5)可表达为由公式(4—6)可

8、知，当K=1时,tg(t>=tgo,抗滑力等于下滑力，滑动面土体处子极限平衡状态，此时路堤的极