線路基礎第六章(修改PPT課件

1、1 西南交通大學6.16.1 路基橫斷面及組成路基橫斷面及組成 一一 路基類型路基類型 1.1.按斷面形式分按斷面形式分 路堤路堤線路高出自然地面，經(jīng)填筑而成線路高出自然地面，經(jīng)填筑而成 路塹路塹線路低于自然地面，經(jīng)開挖而成線路低于自然地面，經(jīng)開挖而成 不填不挖不填不挖 半路堤半路堤部分填筑部分填筑 半路塹半路塹部分開挖部分開挖 半堤半塹半堤半塹部分開挖、填筑部分開挖、填筑第1頁/共26頁2 西南交通大學路基斷面圖路基斷面圖第2頁/共26頁3 西南交通大學二二 路基組成路基組成 1.1.路基本體路基本體路基體路基體 2.2.排水設備排水設備地表水、地下水地表水、地下水 3. 3. 防護加固建筑

2、物防護加固建筑物 ( (一一) )路基本體路基本體 1.1.路基頂面路基頂面 2.2.路肩路肩 3.3.邊坡邊坡第3頁/共26頁4 西南交通大學1.1.路基頂面路基頂面鋪設軌道的工作面鋪設軌道的工作面 1 1）形狀）形狀 有路拱：非滲水性土質(zhì)有路拱：非滲水性土質(zhì) 梯形梯形單線單線 三角形三角形雙線雙線 無路拱：滲水性土質(zhì)無路拱：滲水性土質(zhì) 第4頁/共26頁5 西南交通大學 2) 2)特點特點 a.a.無路拱路基頂面標高有拱路基頂面標高無路拱路基頂面標高有拱路基頂面標高 b.b.曲線地段，外側(cè)路基需加寬曲線地段，外側(cè)路基需加寬 c.c.滲水路基與非滲水路基相接時，路基面由非滲水滲水路基與非滲水路

3、基相接時，路基面由非滲水路路 基路肩高程向滲水性路肩高程順坡，坡長基路肩高程向滲水性路肩高程順坡，坡長10m10m 3) 3)路基頂面寬度路基頂面寬度路基兩側(cè)路肩邊緣間的距離路基兩側(cè)路肩邊緣間的距離 決定頂面寬度的因素決定頂面寬度的因素 1.1.鐵路等級鐵路等級、 2. 2.軌道等級軌道等級特重、重、次重、中、特重、重、次重、中、輕輕 3.3.土質(zhì)土質(zhì)滲水、非滲水滲水、非滲水 4.4.道床厚度道床厚度0.350.5m0.350.5m 5. 5.軌枕形式軌枕形式木、鋼混、整體木、鋼混、整體 6.6.單線、雙線單線、雙線 第5頁/共26頁6 西南交通大學路基頂面寬度構(gòu)成要素路基頂面寬度構(gòu)成要素 a

4、.a.單線單線 有路拱：有路拱：B = 2C + 2 + AB = 2C + 2 + A 無路拱：無路拱：B = 2C + 2m(hB = 2C + 2m(h1 1+h+h2 2) ) + A+ AB B頂面寬頂面寬C C路基肩寬路基肩寬 x x邊坡寬邊坡寬 A A道床頂面寬道床頂面寬第6頁/共26頁7 西南交通大學b.b.復線（非滲水路基）：復線（非滲水路基）： B = 2C + 2x + A + DB = 2C + 2x + A + D第7頁/共26頁8 西南交通大學c.c.特點特點 路堤路堤 5.65.67m7m 非滲水非滲水 路塹路塹 5.65.66.7m6.7m 單線單線 路堤路堤

5、4.94.96.1m6.1m 滲水滲水 路塹路塹 4.94.95.7m5.7m 路基面寬路基面寬 路堤路堤 10.610.611.1m11.1m 非滲水非滲水 路塹路塹 10.210.210.7m10.7m 雙線雙線 路堤路堤 9.89.810.1m10.1m 滲水滲水 路塹路塹 9.49.49.7m 9.7m 第8頁/共26頁9 西南交通大學 曲線地段曲線地段 單線：路基面外側(cè)需加寬，加寬量在緩單線：路基面外側(cè)需加寬，加寬量在緩 和曲線范圍內(nèi)遞減和曲線范圍內(nèi)遞減 復線：加寬需計算。注：線間距需加寬復線：加寬需計算。注：線間距需加寬2.2.路肩路肩路基頂面無道床覆蓋的部分路基頂面無道床覆蓋的部

6、分1)1)作用作用: :防止路基核心部分在受壓時向外發(fā)生擠動防止路基核心部分在受壓時向外發(fā)生擠動 與變形與變形 防道碴滾落防道碴滾落 便于設置各類信號與線路標志便于設置各類信號與線路標志 供行人行走供行人行走2)2)路肩寬度路肩寬度 、級級 路堤：寬度路堤：寬度0.6m0.6m 級及路塹：寬度級及路塹：寬度0.4m0.4m第9頁/共26頁10西南交通大學3)3)邊坡邊坡 路堤：路堤兩側(cè)的斜坡路堤：路堤兩側(cè)的斜坡 路塹：開挖面兩側(cè)的斜坡路塹：開挖面兩側(cè)的斜坡 決定邊坡坡度的因素決定邊坡坡度的因素 路堤路堤 填料性質(zhì)填料性質(zhì) 邊坡高度邊坡高度 基底水文，地質(zhì)條件基底水文，地質(zhì)條件 路塹路塹 邊坡土

7、質(zhì)邊坡土質(zhì) 地質(zhì)水文條件地質(zhì)水文條件 邊坡高度邊坡高度 注：邊坡坡度：路塹為注：邊坡坡度：路塹為 1 1：0.3 0.3 1 1：1.751.75 路堤為路堤為 1 1：1.3 1.3 1 1：1.75 1.75 第10頁/共26頁11西南交通大學三三 路基設計路基設計( (一一) )路堤橫斷面路堤橫斷面 1.1.路堤標準橫斷面路堤標準橫斷面注注:1):1)護道護道保持路基穩(wěn)定有保持路基穩(wěn)定有2-4%2-4%斜度利于排水斜度利于排水 2)2)縱向排水溝：底寬縱向排水溝：底寬0.4m0.4m，深，深0.6m0.6m，邊坡為，邊坡為1:11:1 梯形斷面，縱向坡度為梯形斷面，縱向坡度為2 2 8

8、8 2. 2.路堤橫斷面構(gòu)成路堤橫斷面構(gòu)成 路基面路基面 邊坡邊坡 護道護道 取土坑取土坑 縱向排水溝縱向排水溝第11頁/共26頁12西南交通大學( (二二) ) 路塹橫斷面路塹橫斷面 1.1.路塹標準橫斷面路塹標準橫斷面 2. 2.路塹橫斷面構(gòu)成路塹橫斷面構(gòu)成 路基面路基面 側(cè)溝側(cè)溝 邊坡邊坡 截水溝（天溝）截水溝（天溝） 注：注： 1 1）側(cè)溝：排水，邊坡）側(cè)溝：排水，邊坡1:11:1， 2-8%2-8%縱坡縱坡 2 2）隔離帶：穩(wěn)定路塹邊坡，寬度）隔離帶：穩(wěn)定路塹邊坡，寬度2-5m2-5m 3 3）天溝：防水流入路塹）天溝：防水流入路塹第12頁/共26頁13西南交通大學6.2 6.2 路

9、基的穩(wěn)固性路基的穩(wěn)固性一一 影響路基穩(wěn)固性的因素影響路基穩(wěn)固性的因素 1.1.路基穩(wěn)固性概念路基穩(wěn)固性概念 1 1）作用于路基上的力）作用于路基上的力: : 列車的載荷列車的載荷 軌道重力軌道重力 土體本身的自重土體本身的自重 自然營力自然營力 2 2）路基穩(wěn)固性要求：路基穩(wěn)固性要求： 在溫度變化，風雨等自然力的侵蝕下，能夠在溫度變化，風雨等自然力的侵蝕下，能夠 保持穩(wěn)固，即不發(fā)永久變形（塌陷等）保持穩(wěn)固，即不發(fā)永久變形（塌陷等）第13頁/共26頁14西南交通大學3) 3) 路基穩(wěn)固性判定：路基穩(wěn)固性判定： 用路基強度與穩(wěn)定性表示，在判定時，采用用路基強度與穩(wěn)定性表示，在判定時，采用 力學分析

10、法或工程地質(zhì)對比法進行力學分析法或工程地質(zhì)對比法進行4) 4) 路基穩(wěn)固性破壞的變化過程：路基穩(wěn)固性破壞的變化過程： 由于地表水的滲入，地下水上升或由于土壤由于地表水的滲入，地下水上升或由于土壤 內(nèi)溫度的變化及其它人為因素，引起土壤結(jié)構(gòu)與內(nèi)溫度的變化及其它人為因素，引起土壤結(jié)構(gòu)與 性質(zhì)的變化，其穩(wěn)定性遭到破壞。其變化過程呈性質(zhì)的變化，其穩(wěn)定性遭到破壞。其變化過程呈 循環(huán)性，循環(huán)時間不等，變化程度也因自然和人循環(huán)性，循環(huán)時間不等，變化程度也因自然和人 的活動而異。的活動而異。 一般表現(xiàn)為：一般表現(xiàn)為： 局部移動局部移動相對穩(wěn)定相對穩(wěn)定局部移動局部移動相對穩(wěn)定相對穩(wěn)定全全 面移動面移動穩(wěn)定喪失。穩(wěn)

11、定喪失。第14頁/共26頁15西南交通大學2 2影響路基穩(wěn)固性的因素影響路基穩(wěn)固性的因素 1)1)路基的平面位置與形狀路基的平面位置與形狀平面位置：地質(zhì)不良地段平面位置：地質(zhì)不良地段 形狀：標高、路基寬度、路基邊坡形狀：標高、路基寬度、路基邊坡 2)2)路基與軌道類型的匹配路基與軌道類型的匹配 3)3)地質(zhì)、地形與水文條件地質(zhì)、地形與水文條件 不良地質(zhì)：滑坡、崩塌、泥石流、軟土、鹽土不良地質(zhì)：滑坡、崩塌、泥石流、軟土、鹽土 粘土、多年凍土、黃土等粘土、多年凍土、黃土等 水文：地表水、地下水水文：地表水、地下水 4)4)自然營力自然營力: : 風、雪、雨、凍風、雪、雨、凍 5)5)人為作用。人為

12、作用。第15頁/共26頁16西南交通大學二二 路基失去穩(wěn)定性的外觀表現(xiàn)路基失去穩(wěn)定性的外觀表現(xiàn) 1.1.基底沉降：由路基底部、地質(zhì)、水文變化基底沉降：由路基底部、地質(zhì)、水文變化 引起引起 2.2.路堤本身沉降：內(nèi)部應力變化（溫度、外路堤本身沉降：內(nèi)部應力變化（溫度、外 力）力） 3.3.邊坡坍塌、滑動邊坡坍塌、滑動 4.4.路基整體滑動路基整體滑動 三三路基穩(wěn)定性驗算路基穩(wěn)定性驗算驗算方法為兩種：驗算方法為兩種：數(shù)學分析方法；數(shù)學分析方法； 近似計算方法近似計算方法 一般采用第一般采用第2 2種方法種方法第16頁/共26頁17西南交通大學1.1.路基穩(wěn)定性驗算近似的計算法原則：路基穩(wěn)定性驗算近

13、似的計算法原則： 基本假定基本假定 1)1)路基土體破壞由剪切破壞引起路基土體破壞由剪切破壞引起 2)2)路基土體極限平衡狀態(tài)在滑動面上達到路基土體極限平衡狀態(tài)在滑動面上達到 3)3)路基土體的滑動為整體滑動路基土體的滑動為整體滑動 4)4)不考慮滑動體內(nèi)部的應力分布不考慮滑動體內(nèi)部的應力分布2.2.路基邊坡穩(wěn)定性驗算方法路基邊坡穩(wěn)定性驗算方法 1)1)路基滑動面路基滑動面 A A平面形平面形勻質(zhì)砂類土勻質(zhì)砂類土 B B圓柱面圓柱面勻質(zhì)粘性類土勻質(zhì)粘性類土 C C折線與曲線形折線與曲線形特殊性質(zhì)類的土特殊性質(zhì)類的土第17頁/共26頁18西南交通大學2)2)路基穩(wěn)定系數(shù)路基穩(wěn)定系數(shù) 抗滑動抗滑動

14、抵抗土體下滑的力（內(nèi)摩擦力抵抗土體下滑的力（內(nèi)摩擦力+ +粘聚力粘聚力） 穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù): :下滑力（重力）抗滑力KK = 1 K = 1 臨界穩(wěn)定；臨界穩(wěn)定；K 1 K 1 邊坡穩(wěn)定邊坡穩(wěn)定，取取K=1.25K=1.25 3)3)計算方法計算方法 A A均質(zhì)沙土類均質(zhì)沙土類土柱土柱FEBACDTQNL滑動面為滑動面為ABAB滑動土體滑動土體( (重力重力) )為為Q(Q(包包 括軌道、列車動載荷括軌道、列車動載荷) )土柱：列車與軌道的換土柱：列車與軌道的換 算重量算重量第18頁/共26頁19西南交通大學下滑力下滑力T = Q T = Q Sin Sin 法向分力法向分力N = Q N =

15、 Q Cos Cos 抗滑力抗滑力 = N tg+ CL= N tg+ CL式中式中: : 土體的內(nèi)摩擦角土體的內(nèi)摩擦角 C C粘聚力粘聚力 L L滑動面長度滑動面長度 滑動面與水平面夾角滑動面與水平面夾角sinQCLtgcosQsinQCLNtgK第19頁/共26頁20西南交通大學注：注： 假想面有多個，假想面有多個， AB AB 只是其中之一只是其中之一 由多個假想面求出多個由多個假想面求出多個K K，k k1 1、k k2 2、k kn n。 n n個個k k中最小者所對應得假想面為最危險滑動面中最小者所對應得假想面為最危險滑動面 若路基有純凈砂土類構(gòu)筑若路基有純凈砂土類構(gòu)筑 則則C=0

16、 C=0 故有：故有： k=k=（Q Q Sin Sin tg tg）/ /（Q Q Cos Cos） = tg/tg= tg/tg 若若k 1.25 k 1.25 ，須采取措施以保證路基穩(wěn)定，須采取措施以保證路基穩(wěn)定第20頁/共26頁21西南交通大學B B粘性土粘性土滑動面為圓柱面，滑動面與路基橫斷滑動面為圓柱面，滑動面與路基橫斷 面的交線為圓弧面的交線為圓弧 穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù) k = k = 抗滑動力矩抗滑動力矩 / / 下滑力矩下滑力矩 抗滑動力矩抗滑動力矩 = RT= RT 以土塊以土塊2 2為例：為例：N5N2Q2T2 2L2Q5T5212345RO1)1)抗滑力矩抗滑力矩 F FF

17、 = R F = R (N (N2 2 tg + CLtg + CL2 2) )第21頁/共26頁22西南交通大學TTLNiiiiRR)Ctg(RK式中：式中： R R滑動圓弧半徑滑動圓弧半徑 T Ti i圓心鉛垂線左側(cè)土條切向分力（起抗圓心鉛垂線左側(cè)土條切向分力（起抗 滑作用）滑作用） L Li i每條土塊滑動面長度每條土塊滑動面長度 T Ti i圓心鉛垂線右側(cè)土條切向分力圓心鉛垂線右側(cè)土條切向分力 2)2)下滑力矩下滑力矩22sinRQ則則第22頁/共26頁23西南交通大學C C陡坡路堤的穩(wěn)定性驗算陡坡路堤的穩(wěn)定性驗算 1)1)陡坡路堤：陡坡路堤： 土質(zhì)基底土質(zhì)基底1:2.51:2.5； 石質(zhì)基底石質(zhì)基底1:2.01:2.0 2) 2)驗算方法：按已知滑動面進行穩(wěn)定性計算分析。驗算方法：按已知滑動面進行穩(wěn)定性計算分析。 3)3)當滑動面為單一斜坡時，當滑動面為單一斜坡時，K K的計算參照砂類土直的計算參照砂類土直 線破裂法。線破裂法。 當滑動面為折線斜面時，可將土體按折線分當滑動面為折線斜面時，可將土體按折線分 成條塊，計算其剩余下滑力，若最后剩余下滑力成條塊，計算其剩余下滑力，若最后剩余下滑力 為零或小于零，則土體具有良好穩(wěn)定性。否則應為零或小于零，則土體具有良好穩(wěn)定性。否則應 采取措