路基边坡稳定性分析教学提纲.ppt

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1、路基边坡稳定性分析路基的崩塌、坍塌、滑坡、滑移或沉落等失稳现象统称为路基边坡滑坍。通常表现：岩土体因失去侧向和竖向支撑而倾倒，或者沿某一剪切破坏面（软弱面）滑动及塑性流动。原因：路堑：自然平衡条件被破坏；路堤：水流冲刷/边坡过陡/地基承载力过低。边坡滑坍是公路工程中常见的一种破坏现象，它直接影响行车安全甚至阻塞交通。目前常用的路基边坡稳定性分析方法有两种：工程地质法力学验算法2021/8/82参考以前大量经验与资料，采用工程地质相近的已有边坡的稳定性边坡来分析→经验法，类比法→工程相似性数解法：假定几个不同的滑动

2、面，根据力学平衡原理，对每个滑动面进行边坡稳定性分析→找出极限滑动面→稳定性分析→精确，计算复杂→　直线法圆弧法→条分法图/表解法：在数解法基础上制成图或表格，用查图/表进行分析→简单，不如数解法精确力学分析法工程地质法常用方法：→2021/8/83路基能否稳定，不仅取决于路基的断面形状和尺寸（边坡坡度和高度等），而且还受岩土性质、荷载、排水条件、气候、地震等诸多环境因素的影响。5.1.1工程地质法工程地质法，对照当地具有类似工程地质条件而处于极限稳定状态的自然山坡和稳定的人工边坡，以判别路基是否稳定的一种类比经

3、验法。路基挖方边坡的坡度常用该法确定；结构面与边坡面的关系是其中最重要的因素。5.1路基边坡稳定性分析原理与方法工程地质法的关键认真、详细的调查和勘察如实反映路段土质及水文状况根据实际情况进行类比分析2021/8/84A）滑动面形状的讨论：1）粘性土：粘聚力C↑，内磨擦角ψ↓→抗力以粘聚力为主→破裂面近似圆柱形或碗形→圆弧形破裂面法2）砂性土：粘聚力C↓，内磨擦角ψ↑→抗力以内磨擦力为主→破裂面近似平面→直线破裂面法5.1.2力学分析法2021/8/85B）对滑动稳定问题，力学验算法目前大多根据极限平衡原理，并常

4、用条分法，利用安全系数来判断稳定性→极限平衡法/安全系数法。极限平衡法：近似将岩土体看成刚塑性材料→假定几个可能的滑动面→力学平衡→每个滑动面边坡稳定性分析→找出极限滑动面→通过计算路基边坡在滑动破坏面/极限滑动面上达到极限平衡时的安全系数→判断其稳定性的方法→Ｋ∈（1.25，1.5）。C）其基本假定如下：平面问题假设→计算分析面为平面滑动体为刚性楔体滑动体内部内应力不计极限平衡只在滑动面上达到→极限滑动面注：极限滑动面要通过试算来确定。5.1.2力学分析法2021/8/861.均质的无粘性土或完全干燥的砂性土边

5、坡无粘性土或完全干燥的砂性土土粒间只有摩擦力而无内聚力，因此只要坡面上的土颗粒不滑动，土坡就能保持稳定。如图，分析土坡面上任意土颗粒M的受力，将抗滑力与滑动力的比值定义为稳定安全系数，则：5.1.2.1直线法→砂性土2021/8/87结论：θ=φ→K=1→土坡处于极限平衡状态→无粘性土边坡的稳定极限坡角等于土的内摩擦角→称为自然休止坡角，用θcr表示（θcr=φ）。特点：无粘性土坡的稳定性与边坡高度h无关，仅取决于坡角θ：坡角θ＜φ→土坡总是稳定的；如果θ＞φ→即使坡高h很小，土坡也会失稳。为保证土坡稳定并具有足

6、够的安全储备，可取K=1.25~1.5。（5-1）2021/8/882.均质砂性土路堤边坡均质砂性土内聚力虽然较小→但不为0→不可忽略。假设直线滑动面为AD，如图，取1m堤长计，分析滑动楔体ABD的受力，计算抗滑动稳定安全系数：最危险滑动面/极限滑动面未知的→先假定3~4个可能的滑动面→求出其相应的K值→绘出K~ω关系曲线→作其水平切线以得到Kmin和相应的ω0→与之对应的滑动面即为最危险滑动面/极限滑动面。（5-2）2021/8/89分析步骤：1）路堤断面图2）荷载换算3）假定可能滑动面4）滑动体静力分析5）K

7、~ω关系6）求Kmin及对应极限破裂面。均质砂性土路堤边坡的稳定分析2021/8/8103.均质砂性土路堑边坡图5-3均质砂性土路堑边坡的稳定分析简图如图5-3，假设楔体ABD沿AD滑动面滑动，取1m长计，则抗滑动稳定安全系数为：注：可化简后用数学方法求极限滑动面→稳定性分析。2021/8/8114.成层的砂性土边坡用竖直线将滑动楔体划分为若干条块，使每一条块的滑动面位于一种土层内。取1m长计，土坡稳定安全系数:其它分析方法同均质砂性土路堤边坡。图5-4成层的砂性土坡的稳定分析简图2021/8/812基本原理：对

8、粘性土坡的稳定分析，假设某一圆弧滑动面，用若干个竖直面将滑动范围的土体进行竖向分条，对每个竖向土条进行力学分析，综合起来，从而可分析坡体的稳定性，这种方法称为条分法；常用方法可分：Fellenius法Bishop（比斯法姆）法传递系数法注：圆弧法计算精度主要与分段数，一般分8～10段5.1.2.2圆弧法/条分法－粘性土2021/8/813如图5-5，设圆弧滑动面的圆心为O