路基路面工程路基穩(wěn)定性

第三章路基穩(wěn)定性分析針對問題：1.邊坡失穩(wěn)2.陡坡路堤的失穩(wěn)3.地基失穩(wěn)第一節(jié)邊坡穩(wěn)定性分析原理與方法

一、邊坡破壞的機理1、土體強度破壞2、受水侵蝕3、設計施工不當4、荷載過大5、地震或其它自然因素均由剪切破壞引起，

二、邊坡穩(wěn)定性分析原理1．滑動面形狀——與土質(zhì)有關粘性土——圓柱形、碗形砂性土及砂土——平面2．力學求解問題單一平面問題——靜力平衡問題，如圖4-1a）兩個破壞面問題——超靜定問題，如圖4-1b）多個破壞面問題——多次超靜定問題，如圖4-1c）第一節(jié)邊坡穩(wěn)定性分析原理與方法

a)直線破壞面

b)折線破壞面

C)曲線破壞面

圖4-1邊坡的滑動面

第一節(jié)邊坡穩(wěn)定性分析原理與方法二、邊坡穩(wěn)定性分析原理3.假設——使求解靜不定問題變?yōu)殪o定問題滑動土體沿滑動面整體滑動（剛塑體）,不考慮土體的相對運動（不考慮內(nèi)應力）；土體在滑動面上達到極限平衡，滑動面唯一；最不利滑動面，位置通過計算確定；滑動面通過坡腳。

第一節(jié)邊坡穩(wěn)定性分析原理與方法二、邊坡穩(wěn)定性分析原理4．邊坡穩(wěn)定性計算方法直線法砂土、砂性土土質(zhì)：圓弧法條分法粘性土極限平衡法（考慮了安全系數(shù)）表解法石質(zhì)：工程地質(zhì)比擬法5．評定指標穩(wěn)定系數(shù)：工程中，k＝1.25～1.51.數(shù)值分析法—假定幾個滑動面，按照力學平衡原理分析驗算，找出極限滑動面。2.圖解或表解法—在計算機或圖解的基礎上，制定圖或表，用查圖或查表來進行，簡單不精確。根據(jù)不同土類及其所處的狀態(tài)，經(jīng)過長期的生產(chǎn)實踐和大量的資料調(diào)查，擬定邊坡的穩(wěn)定值參考數(shù)據(jù)，在設計時，將影響邊坡穩(wěn)定的因素作比擬，采用類似條件下的穩(wěn)定邊坡值。※力學分析法※工程地質(zhì)類比法第一節(jié)邊坡穩(wěn)定性分析原理與方法三、邊坡穩(wěn)定性分析的計算參數(shù)1.土的計算參數(shù)

，γ：填土－路堤一致，天然－路塹

多層土體：利用加權(quán)平均法

2．邊坡的取值對于折線形或階梯形邊坡，一般取平均值，或坡腳點和坡頂點的連線。3．荷載當量高度h0汽車荷載以相等壓力的土層厚度來代替荷載當量土柱高第一節(jié)邊坡穩(wěn)定性分析原理與方法四、邊坡穩(wěn)定性分析方法——力學分析法

1．直線法適用范圍：直線法適用于砂土和砂性土(兩者合稱砂類土)，土的抗力以內(nèi)摩擦力為主，粘聚力甚小。邊坡破壞時，破裂面近似平面。圖4-3直線法計算圖

先假定路堤邊坡值，然后通過坡腳A點假定3～4個可能的破裂面ωi，如圖4-3b，求出相應的穩(wěn)定系數(shù)Ki值得出Ki與ωi的關系曲線，如圖4-3c在K=f(ω)關系曲線上找到最小穩(wěn)定系數(shù)值Kmin，及對應的極限破裂面傾斜角ω值。

第一節(jié)邊坡穩(wěn)定性分析原理與方法四、邊坡穩(wěn)定性分析方法——力學分析法

按微分方法，當dK/dω=0可求穩(wěn)定系數(shù)K最小時破裂面傾斜角ω0值

。

圖4-4均質(zhì)砂類土路塹

第一節(jié)邊坡穩(wěn)定性分析原理與方法四、邊坡穩(wěn)定性分析方法——力學分析法

圖4-6成層砂類土邊坡

◆陡坡路堤穩(wěn)定性分析方法

1.直線法

當滑動面為基底的單一坡面時按直線滑動面考慮F=(Q+P)costgφ+cLT=(Q+P)sin穩(wěn)定系數(shù)：K=F/T

2.折線法

當滑動面為基底的多個坡度的折線傾斜面時，可按折線滑動面考慮，將滑動面上土體按折線段劃分成若干條塊，自上而下分別計算各土體的剩余下滑力，根據(jù)最后一塊土體的剩余下滑力的正負值確定整個路堤的整體穩(wěn)定性。即：剩余下滑力=下滑力-(抗滑力)/K其中：Tn=(Qn+Pn)sin

nNn=(Qn+Pn)cosn

?

折線法陡坡路堤穩(wěn)定性分析示例請用剩余下滑力方法分析下圖所示的折線坡上路堤的抗滑穩(wěn)定性。已知：

1)路堤的幾何參數(shù)如圖所示，其中：2)土的參數(shù)為：，，；3)作用在路堤上的超載；4)抗滑安全系數(shù)。

計算：1)首先求土塊①的剩余下滑力；①的面積：S1＝1/2(4+6)×2+1/2×6×6=28m2①的重量：G1=28×18=504kN/m①的抗滑力：R1=1/K[(G1+qb1)cosα1×tg＋cL1]＝1/1.25[544×0.707×0.268＋10×6.0/0.707]＝150.36kN/m①的下滑力：T1=（G1+qb1）sinα1＝544×0.707＝384.608kN/m所以，①的剩余下滑力為：F1＝T1－R1＝234.25kN/m

2)F1當作外力，求土塊②的剩余下滑力；

②的面積：S2＝4×8=32m2②的重量：G2=32×18=576kN/m②的抗滑力：R2=1/K[(G2+qb2＋F1×0.707)×tg＋cL2]

＝1/1.25[781.61×0.268＋10×4.0]

＝199.58kN/m②的下滑力：T2=F1×0.707＝234.25×0.707＝165.61kN/m②的剩余下滑力為：F2＝T2－R2＝-33.97kN/m<0，也即①和②可以自平衡，所以令F2為0，不帶入下塊計算。

3)求土塊③的剩余下滑力；③的面積：S3＝1/2×8×8=32m2③的重量：G3=32×18=576kN/m③的抗滑力：R3=1/K[G3×cosα2×tg＋cL3]＝1/1.25[576×0.97×0.268＋10×8.0/0.97]＝185.8kN/m③的下滑力：T3=G3×sinα2＝576×0.242＝139.4kN/m③的剩余下滑力為：F3＝T3－R3＝-46.4kN/m<04)因為③的剩余下滑力小于0，折線路堤滿足抗滑要求。

四、邊坡綿穩(wěn)定廉性分倘析方沸法—浪—力零學分餐析法3．爹圓弧經(jīng)法（1兼）適躬用范逢圍l摸圓限弧法驚適用駛于粘疾性土燙，土龍的抗箱力以充粘聚破力為疫主，緞內(nèi)摩樓擦力壁較小耀。邊璃坡破蔥壞時嘩，破已裂面疫近似襯圓柱后形。適用溝于邊米坡有掘不同童的土更層、胸均質(zhì)桂土邊宿坡，邪部分丈被淹傅沒、閑均質(zhì)艙土壩撕，局掩部發(fā)獵生滲繩漏、扎邊坡葛為折牧線或瞞臺階騾形的謎粘性鏟土的永路堤穩(wěn)與路鄉(xiāng)豐塹。（2苦）假掉定假定米土為春均質(zhì)帳和各批向同讀性；滑動宋面通圣過坡盆腳；不考限慮土縣體的懷內(nèi)應楊力分舉布及耕各土執(zhí)條之時間相斗互作奴用力換的影陶響，廳土條旅不受激側(cè)向錯力作庭用，烤或雖抹有側(cè)秩向力屬，但桑與滑煩動圓查弧的儀切線滔方向北平行（3犬）基驅(qū)本原使理將圓君弧滑柄動面亞上的統(tǒng)土體發(fā)劃分讀為若促干豎逗向土衛(wèi)條，羞依次秘計算迎每一嶄土條市沿滑盤動面慨的下黑滑力構(gòu)和抗競滑力患，然辛后疊膚加計村算出姨整個翠滑動砌土體彈的穩(wěn)逆定性差。圓弧嶄法的苗計算車精度果主要侮與分振段數(shù)侵有關妄。分絡段愈巨多則顯計算油結(jié)果響愈精巴確，怕一般療分8～10段。小段鄰的劃射分，辟還可厲結(jié)合替橫斷僑面特傍性，圖如劃育分在隊邊坡議或地蔥面坡岸度變大化之婆處，因以便醒簡化悠計算婆。第一鉛節(jié)比邊揪坡穩(wěn)泉定性慨分析萄原理你與方僚法四、邊坡更穩(wěn)定靜性分強析方虜法—稍—力魂學分才析法（4嶺）步畫驟通過逗坡腳循任意耽選定倡可能勢發(fā)生灑的圓東弧滑纖動面AB，其半須徑為R，沿路顯線縱聞向取悔單位造長度1m。將滑共動土超體分喜成若誤干個魚一定斬寬度奔的垂緞直土狼條，鼻其寬凍一般炮為2～4m，如圖4-繩6所示檔。計算寺每個漠土條良的土違體重Gi(包括享小段患土重雜和其百上部侄換算劃為土配柱的速荷載擊在內(nèi))。Gi可分倉解為痕垂直寨于小伴段滑團動面岸的法錫向分囑力Ni=Gico蹲sαi和平戀行于勉該面吩的切蘿向分知力Ti＝Ｇisi貼nαi，其中αi為該般弧中慌心點奮的半曠徑線螞與通鉆過圓突心的鄉(xiāng)豐豎線美之間猜的夾線角，i＝(其中xi為圓抵弧中算心點驗距圓筋心豎案線的簡水平改距離姨，R為圓煙弧半瘋徑)計算矩每一渡小段伯滑動輔面上虜?shù)姆次读?抵抗軌力)，即鞏內(nèi)摩刷擦力Nif(其中f=tgi)和粘截聚力cLi（Ｌi為i小段簡弧長)。以圓大心O為轉(zhuǎn)傾動圓或心，載半徑R為力烤臂，量計算繞滑動即面上抬各力滴對O點的如滑動需力矩墊和抗重滑力凡矩求穩(wěn)裙定系宣數(shù)K值第一勵節(jié)房誠邊隨坡穩(wěn)辜定性撓分析噸原理密與方花法四、邊坡斜穩(wěn)定塌性分信析方何法—洽—力嫂學分鼓析法（5討）確續(xù)定圓和心輔像助線第一棟節(jié)甲邊迷坡穩(wěn)軌定性遠分析悄原理胳與方谷法四、邊坡廳穩(wěn)定猜性分柜析方母法—燒—表捷解法圖4-拒9表解撐法邊條坡穩(wěn)鋼定性刃分析櫻原理第二愉節(jié)邁陡坡白路堤璃穩(wěn)定削性一、直可能眾滑動住的陡碧坡路床堤形現(xiàn)式原因：基底接觸面較陡或強度較弱表現(xiàn)形式：路堤整體沿基底接觸面滑動原因：基底修筑在軟弱土層上表現(xiàn)形式：路堤連同其下的軟弱土層沿某一滑動面滑動原因：基底下巖層強度不均勻，如泥質(zhì)頁巖表現(xiàn)形式：路堤沿某一最弱的層面滑動第二舟節(jié)舊陡坡懸路堤舟穩(wěn)定麻性二、陡香坡路鉛堤穩(wěn)縱定性片分析反的計物算參籍數(shù)應采闖用因紋浸水屈而降做低的聰強度草數(shù)據(jù)慮。可在們基底蝕開挖芽臺階蛛時選舉擇測屈試數(shù)囑據(jù)中你較低話的一旱組，臟并按答滑動約面受宵水浸遷濕的仿程度廚再予估以適甚當降苗低。第二釣節(jié)悟陡坡怪路堤惑穩(wěn)定助性三、好陡坡奸路堤似邊坡尊穩(wěn)定穴性分舅析方賊法第三旁節(jié)懼浸挨水路敘堤穩(wěn)崗定性一、欄浸水惱路堤勞及其撫作用飼力系概念割：受躍到季身節(jié)性味或長紡期浸釀水的悼沿河缺路堤度、河謙灘路寄堤等罪均稱訴浸水籮路堤匪。力系快：除競承受遺普通已路堤遼所承鉆受的鞠外力皇及自盜重力礎外還脫承受猛浮力誦及滲架透動逃水壓塵力的鞏作用二、業(yè)滲透醬動水脆壓力共的作供用由于平在土憲體內(nèi)建滲水艘速度禮比河烏中水附位升僵降速屢度慢建，當?shù)坦馑澪簧齾哺邥r掩，堤嗓內(nèi)水艇位的但比降浸曲線鼻成凹施形，東動水功壓力良向土罩體內(nèi)軍；當?shù)淌胀馑幌率褰禃r向，堤千內(nèi)水薪位比脅降曲栽線成焦凸形享，動仁水壓貼力向的土體貿(mào)外面開，滲駕透水續(xù)流還將能帶她走路昌堤細暖小的甚土粒張而引撿起路盤堤的虹變形瘋；圖4掠-1欲5夫路把堤內(nèi)弄浸潤那曲線第三對節(jié)雅浸臨水路燙堤穩(wěn)妄定性三、