公路工程概论第5.7节路基边坡稳定性验算

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1、第七节路基边坡稳定性设计一、概述路基边坡稳定性设计的对象：高填方路堤、深挖方路堑、陡坡路堤、浸水路堤、滑坡体等不良工程地质和水文地质条件下的路基边坡。路基边坡稳定性设计的任务：对路基边坡稳定性进行分析、验算，判断其稳定性并根据结果寻求安全可靠、经济合理的路基结构形式和稳定的边坡值，或采取相应的加固措施。堆填路堤引起滑坡1、影响路基稳定性的因素1)土质2)水的影响水通过内在和外在两个方面对路基边坡稳定性造成影响。一方面，土体含水量增加时，土的抗剪强度会下降而内部剪应力会增加，造成边坡稳定性降低；另一方面，在浸水状

2、况下，水的浮力和水位升降产生的动水压力也会降低边坡土体稳定性。因此，水是影响路基边坡稳定性的重要因素。3)边坡的几何形状边坡高度大小、坡度陡缓直接影响其稳定性。过高高度和过陡的边坡将会增加土体下滑力，不利于边坡稳定。4)活载增加行车荷载增加、坡脚受到冲刷或不正确的开挖方式将使边坡失去平衡而导致失稳。5)地震及其他动荷载影响2、边坡稳定性设计方法研究、分析路基边坡稳定性的方法很多，分为力学验算法和工程地质法两大类。力学验算法又称为极限平衡法，按力学平衡原理判断稳定性。根据假定滑动面形状的不同，又将其分为直线法、圆

3、弧法和折线法三种。假设：1)破裂面上的滑动土体视为刚体沿破裂面作整体移动，不考虑其内部应力分布情况和局部移动。2)土体极限平衡状态只在滑动面上达到。工程地质法又称为类比法，根据大量已成工程经验数据拟定边坡稳定的参考坡值。3、路基边坡稳定性验算基本参数粘聚力c、内摩阻角φ及土的密度γ是力学验算法的基本计算参数，这些参数应在实际工程处于最不利情况时现场取样进行实验确定。当所分析边坡为多层不同性质土类组成时，采用平均加权法确定上述参数值。4、荷载当量高度计算分析路堤边坡稳定性时，除考虑其自重外，还要将车辆以对路基边坡

4、稳定性最不利进行排列时的行车荷载换算成当量土柱高度，即以压力相等的土层厚度替代行车荷载。当量土柱高度二、直线法分析路基边坡稳定性1、适用条件砂类土（砂土与砂性土），此类土质边坡在失稳破坏时破裂面基本为平面，故分析是可采用直线法。2、均质砂类土路堤边坡1.分析原理以稳定系数K值来判断边坡稳定性。当K>1时，土楔体稳定；当K＝1时，土楔体达到极限平衡状态；当K<1时，土楔体不稳定，将沿坡面向下滑动。考虑到力学计算法是建立在一定的假设基础上、土工实验取得的基础计算参数具有一定局限性、施工产生的偏差以及其他因素影响的复

5、杂性等，同时考虑工程经济行，K值一般取用1.25～1.5。三、圆弧法分析路基边坡稳定性适用条件：圆弧法适用于粘性土组成的路堤或路堑边坡稳定性验算。1.验算假定1)边坡土体内产生的破裂面为圆柱面；2)计算时不考虑土条间的作用力；3)稳定系数为破裂面上全部抗滑力矩与下滑力矩之比。2.分析步骤1)确定滑动面圆心2)计算稳定系数KK=抗滑力矩/下滑力矩＝MR/MS3)判断边坡稳定性若Kmin≥[k][k]=1.25～1.5，则边坡稳定，否则应放缓边坡或采取其他措施。3、确定圆心辅助线的方法（1）4.5H法（2）36°法

6、4.5H法较36°法计算精度高但计算繁锁。四、折线法（又称为传递系数法）适用条件：适用于滑动面为折线的陡坡路堤（大于1：2.5）、滑坡、黄土路基或成层状构造的土石边坡稳定性验算。判断边坡稳定性的指标：剩余下滑力。剩余下滑力E是土体下滑力T与抗滑力R之差并计入稳定系数K（取1.25～1.5）。即：E=T-R/K第一块土：若E大于零，不稳；若E小于零，稳定；第二块土：若E大于零，不稳；若E小于零，稳定；最下面的土块：若E大于零，不稳；若E小于零，稳定；分析步骤：根据地面变坡点将土体垂直分成若干土块；2.自上而下计算

7、各土块的剩余下滑力。除第一块土体外，其余土块都要受到相邻上一土块剩余下滑力的作用。3.判断稳定性：若最后一块土体的剩余下滑力En≤0,则坡体稳定；若En>0，则坡体不稳定，应采取稳定或加固措施。五、浸水路堤边坡稳定性分析定义：建筑在桥头引道、河滩及河流沿岸，季节性地或长期浸水的路堤。（一）浸水路堤的特点1.边坡稳定性受水位升降影响2.边坡稳定性与路堤填料透水性有关粘土路堤砂砾石路堤当水位涨落时产生的动水压力小，验算路基边坡稳定性是可不予考虑。中等透水性的亚砂土、亚粘土路堤在水位涨落时会受到动水压力显著作用，分析

8、边坡稳定性是应予考虑。浸水路堤填料应进行正确选择并采取合理的施工工艺，尽量减小水位变化对路堤带来的不利影响。（二）浸水路堤的高度与断面形式1.高度一般浸水路堤的最低设计标高应取设计洪水位加安全高度0.5m。路堤外水位可能有壅水、波浪时，路堤高度＝设计水位+壅水高度+波浪侵袭高度+安全高度。2.断面形式为便于施工和修复，在普通路堤断面基础上需要加设台阶或护坡道，宽度1～2m。