C04边坡稳定性

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1、路基路面工程-1-第4章路基边坡稳定性分析(4学时)本章基本要求：掌握边坡稳定性分析原理和方法；了解陡坡路堤稳定性、浸水路堤稳定性的分析方法；熟悉坡面防护、冲刷防护、地基加固的一般方法。4.1路基滑动面分类直线形砂类土（无粘性土）曲线形一般细粒土，软弱地基折线形陡坡路堤，顺层滑坡4.2稳定性分析方法直线法、圆弧法、传递系数法：力学分析法比较滑动面上抗滑力（矩）与下滑力（矩），考虑一定的安全系数（如K≥1.25）工程地质法适用于石方（路堑）边坡4.3直线法在假定滑动面上，单位长度路基：⎧TG=sinω下滑力和抗滑力⎨⎩Fc=

2、+⋅(tσgφφω)Lc=+⋅=+LNtgcLGcos⋅tgφnFcL+Gcosωtgφ稳定安全系数K==TGsinω最不利破坏面：假定多个滑动面，分别计算出KK,,??，画出K−ω曲线，由图上确定K及相应的ω值。12min0tgφ特例：对纯净砂石，cK≈=0,tgω解析法求解：路基路面工程-2-1HGL=−γαsin(ω)2sinα2scinαKt=⋅+gcϕωtgγαHsin(−⋅ωω)sinsinα=⋅fctgaω+⋅sin(αω−⋅)sinω=⋅fctgωωα+⋅actg[(+ctg−ω)]=+()factgωα+

3、⋅actg()−ωKa=+(2f)ctgaα+2(f+⋅a)cscαmin4.4圆弧法（简单条分法、Fellenius法、瑞典法）分析任意条块i，滑动面上⎧TG=sinαiii下滑力和抗滑力：⎨⎩Fc=+lNtgcφ=+lGcosαφtgiiiiiiii整体分析：⎧M=∑⋅TRsi下滑力矩和抗滑力矩：⎨⎩M=∑⋅FRriM∑∑+F(cclGos)αφtgriiiii稳定安全系数K===MT∑∑Gsinαsiii分析时注意点：①Ti的方向，Y轴左侧条块Ti起抗滑作用，取“-”号；②滑动面上，地基与路基参数c,φ可能不同；③地

4、基与路基容重γ可能不同；④由于不考虑条间力作用，K计算结果偏小10~20%，偏于安全；⑤滑动面位置确定：试算；⑥圆心位置确定：经验方法，36°线法、4.5H法。简单条分法不考虑条间力的相互作用，求得的K值偏小10~20%。4.5圆弧法（简化Bishop法）假定土条之间作用力为水平推力，忽略其作用位置和竖向剪力的影响，一般认为计算误差2~7%。条块分析：竖向力平衡条件GN=+cosαTsinαiiiiiNtgφ+cliii因为K=Ti路基路面工程-3-Ntgφ+cliii所以T=iKclsinαclsinαiiiiiiGG−

5、−iiKK代入平衡条件得N==itgφαsinmii+cosαiK整体分析：clcosαφ+Gtgiiii∑()∑+()clNtgφmiiiiK==∑∑GGsinααsiniiii只能采用迭代法求解K值，一般情况下，迭代收敛较快。4.6传递系数法（不平衡推力法）假定：土条间推力平行于上侧土条滑动面方向。分析第i条块：⎧TTE=+cos(αα−−)Eii−−11iii下滑力和抗滑力⎨⎩FNE=[s+−in()ααφ]tgc+lii−−11iiii安全系数F[sNE+−in()ααφtgc+lii−−11iiiiK==TT+−

6、Ecos(αα)−Eii−−11iii因为Ei-1、Ei未知，无法求得K值。首先假定K=[K]，自上而下计算Ei：第1条块，Ei-1=0，求得E1。当E1≤0时，认为本条块是稳定的，令E1=0；第2条块，Ei-1已知，可求得E2。当E2≤0时，认为本条块及以上条块是稳定的，令E2=0；……第n条块，En-1已知，可求得En。当En≤0时，认为整体稳定，否则为不稳定。如假定不同的K值，使得En＝0，可通过试算得到安全系数。4.7容许安全系数路堤稳定安全系数计算采用的地基平均固结度稳定安分析内容计算方法地基情况及强度指标全系数

7、简化路堤的堤身稳定性1.35Bishop法路堤和地基的整体稳简化地基土渗取U＝0，地基土采用直剪固结快1.20定性Bishop法透性较差、剪或三轴固结不排水剪指标排水条件按实际固结度，采用直剪固结快剪1.40不好或三轴固结不排水剪指标路基路面工程-4-地基土渗取U＝1，采用直剪固结快剪或三1.45透性较好、轴固结不排水剪指标排水条件取U＝0，地基土采用快剪指标1.35良好路堤沿斜坡地基或软不平衡推1.30弱层滑动的稳定性力法路堑边坡稳定安全系数公路等级路堑边坡稳定安全系数公路等级路堑边坡稳定安全系数正常工况1.20~1.3

8、0二级公路正常工况1.15~1.25高速公路非正常工况Ⅰ1.10~1.20三级公路非正常工况Ⅰ1.05~1.15一级公路非正常工况Ⅱ1.05~1.10四级公路非正常工况Ⅱ1.02~1.05正常工况——边坡处于天然状态下的工况；非正常工况Ⅰ——边坡处于暴雨或连续降雨状态下的工况；非正常工况Ⅱ——边坡处于地