高路基边坡设计(选做部分).doc

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1、高路基边坡设计一、路基边坡设计图1路基边坡坡度示意图确定路基边坡坡率是路基设计的基本任务。为保证路基稳定，路基两侧作成具有一定坡度的坡面。公路路基边坡的坡度，用边坡高度H与边坡宽度b之比值表示，并取H＝1，如图1，H:b＝1:O.5(路堑边坡）或1:1.5（路堤边坡），通常用1:m或1:n表示其比率（称为边坡坡率)，图中m＝O.5，n＝1.5。路基边坡坡率的大小，取决于边坡的土质、岩石的性质及水文地质条件等自然因素和边坡的高度，关系到路基的稳定和工程投资。如何恰当的设计边坡坡率，既使路基稳定，又

2、节省造价，在路基横断面设计中至关重要。一般路基的边坡坡率可根据多年工程实践经验和设计规范推荐的数值采用。二、边坡稳定原理及方法路基边坡的稳定性，与岩土性质、结构、边坡高度及坡度等因素有关。根据对边坡发生滑坍现象的大量观测，边坡滑塌破坏时，会形成一滑动面。滑动面的形状主要因土质而异，有的近似直线平面，有的呈曲面，有的则可能是不规则的折线平面。为简化计算，近似地将滑动破裂面与路基横断面的交线假设为直线、圆曲线或折线。砂性土及碎（砾）石土，因有较大的内摩擦角φ及较小的凝聚力c，其破坏滑动面近似于直线平

3、面。粘性土的凝聚力c较大，而其内摩擦角φ较小，边坡滑塌时，滑动面近似于圆曲面。路基边坡稳定分析与验算的方法很多，常用方法归纳起来有力学验算法和工程地质法两大类。力学验算法又叫极限平衡法，是假定边坡沿某一形状滑动面破坏，以土的抗剪强度为理论基础，按力平衡原理建立计算式进行判断。按边坡滑动面形状不同，可分为直线、曲线、折线三种。力学验算法采用以下假定作近似计算：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，滑动土体成整体下滑；⑶极限滑动面位置要通过试算来确定。路基边坡稳定分析，一

4、般情况下，可只考虑破裂面通过坡脚的稳定性；路基底面以下含有软弱夹层时，还应考虑滑动破裂面通过坡脚以下的可能；边坡为折线形，必要时应对通过变坡点的滑动面进行稳定性验算。验算时可根据不同的土质，区分不同情况加以选择。高路堤，顶宽8.5m，高25m，填料的容重r=19.2KN/m3，单位粘聚力c=42.5kPa,内摩擦角f=150。为保证该路基边坡的稳定，试对该路基边坡进行设计。一、设计结果折线性边坡，上段坡高8m，坡比1:1.5,下段坡高17m，坡比1:1.75二、验算稳定性1）将公路—Ⅱ级汽车荷载

5、换算成当量土柱高。路基宽度内能并排两辆重车，据式1-3-2，则车辆荷载(公路—Ⅱ级荷载的重车为550kN)换算土柱高为：图2圆弧条分法验算边坡稳定性图示(单位：m)2)用4.5H法确定圆心辅助线。将坡顶和坡脚连成一直线(如图2中虚线所示)。根据该连线的坡比，从表1-3-1查得辅助角β1=25.5°，β2=35°，分别自坡脚作β1和坡顶点作β2，两直线相交于O点；在坡脚A点作垂线AD=H=25m，过D作连接OE，滑动曲线圆心即在EO的延长线上。3)绘出不同位置的过坡脚的滑动曲线。本计算以第1条滑动

6、曲线为例，R=47.5m。4)将圆弧土体分段。本例第一条滑动曲线分为16段。5)按式sinαi=xi／R算出sinαi。6)计算每一分段面积。将曲线形底部近似取直线，各分段图形简化成矩形、梯形或三角形，求出其面积，其中包括换算土柱部分的面积。7)计算各分段的重量Qi。以路堤lm长计算，Qi=γ·Ai。8)计算各土条Qisinαi、cosαi、Qitgφ。9)假定K=1.35，计算各土条mai及(Qitanφ+cibi)/mai，算得K=5247.67/3941=1.332。10)再假设K=1.3

7、3，重复上述步骤，算得K=5244.4/3941=1.3307≈1.33，故O1滑动面的稳定系数为K1=1.33＜[K]=1.35，所拟路堤边坡不稳定。各土条的计算项结果见表1。用同样方法可以求得另外滑动曲线的稳定系数。圆弧条分法验算边坡稳定性计算表表1土条号土条宽bi(m)土条高hi(m)土条重Qi(kN/m)xi(m)sinαiQisinαi(kN/m)cosαiQitanφ(kN/m)mai(Qitanφ+cibi)/maiK=1.35K=1.33K=1.35K=1.33L2.162.61

8、0840.00.842910.539290.7060.709171.10170.3822.06.424638.3O.8061980.592660.7520.754200.80200.2632.759.5+0.8154435.9O.7564110.6551460.8050.808326.60325.5042.7512.4+0.8169733.2O.6994860.7161870.8540.857355.80354.6051.014.127131.3O.6591790.752730.8820.884