路基設計-路基邊坡穩(wěn)定性分析（路基路面工程）

路基路面工程路基邊坡穩(wěn)定性分析的相關參數(shù)二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測1.邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象路基邊坡滑坍是公路上常見的破壞現(xiàn)象之一。在巖質(zhì)或土質(zhì)山坡上開挖路塹，有可能因自然平衡條件被破壞或者因邊坡過陡，使坡體沿某一滑動面產(chǎn)生滑坡。對河灘路堤、高路堤或軟弱地基上的路堤，因水流沖刷、邊坡過陡或地基承載力過低而出現(xiàn)填方土體（或連同原地面土體）沿某一剪切面產(chǎn)生坍塌。二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測2.邊坡失穩(wěn)的影響因素1)內(nèi)部原因（1）土質(zhì)：各種土質(zhì)的抗剪強度、抗水能力是不一樣的，如鈣質(zhì)或石膏質(zhì)膠結的土、濕陷性黃土等，遇水后軟化，使原來的強度降低很多。（2）土層結構：如在斜坡上堆有較厚的土層，特別是當下伏土層(或巖層)不透水時，容易在交界上發(fā)生滑動。（3）邊坡形狀：突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下緩的凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，當土坡不高時尚可直立，但隨時間和氣候的變化，也會逐漸塌落。二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測2)外部原因（1）降水或地下水的作用：持續(xù)的降雨或地下水滲入土層中，使土中含水量增高，土中易溶鹽溶解，土質(zhì)變軟，強度降低；還可使土的重度增加，以及孔隙水壓力的產(chǎn)生，使土體作用有動、靜水壓力，促使土體失穩(wěn)，故設計斜坡應針對這些原因，采用相應的排水措施。（2）振動的作用：如地震的反復作用下，砂土極易發(fā)生液化；粘性土，振動時易使土的結構破壞，從而降低土的抗剪強度；車輛運動、施工打樁或爆破，由于振動也可使鄰近土坡變形或失穩(wěn)等。（3）人為影響：由于人類不合理地開挖，特別是開挖坡腳；或開挖基坑、溝渠、道路邊坡時將棄土堆在坡頂附近；在斜坡上建房或堆放重物時，都可引起斜坡變形破壞。二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測3.邊坡穩(wěn)定性分析的相關參數(shù)1)土的計算參數(shù)γ、φ、с

可分層劃段，使參數(shù)一致，一般采用直接快剪或三軸不排水剪切試驗；高路堤時宜采用直接固結快剪或三軸固結不排水剪切試驗；軟土地基宜采用直接固結快剪或三軸不固結不排水剪切試驗。2)邊坡的取值

可取綜合坡度值，也可用坡頂與坡腳連線近似表達。二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測3)汽車荷載的當量換算把車輛荷載換算成分布于路基全寬上的當量土柱高，即以相等壓力的土層厚度來代替荷載，叫當量高度，用h0表示。L前后輪的最大軸距，按《公路工程技術標準》規(guī)定標準軸距取12.8m；Q載重車的重力，標準車輛荷載為550kN；N并列車輛數(shù)，雙車道N=2，單車道N=1；

B荷載橫向分布寬度；B=Nb+(N-1)m+d；b=1.8m，m=1.3m，d=0.6m。

其中：γ路基土的平均重度（kN/m3）;二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測4)穩(wěn)定系數(shù)K

路基邊坡穩(wěn)定力學計算的基本方法是分析失穩(wěn)滑動體沿滑動面上的下滑力T與抗滑力R,按靜力平衡原理，取兩者之比值為穩(wěn)定系數(shù)K,即:K=R/T

K=1時，表示下滑力與抗滑力相等,邊坡處于極限平衡狀態(tài);K<1時，邊坡不穩(wěn)定;K>1時，邊坡穩(wěn)定?？紤]到一些不可預見的因素的影響，為安全可靠起見,工程上一般規(guī)定采用K≥1.15

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1.45作為路基邊坡穩(wěn)定性分析的界限值［K］。二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測4.邊坡穩(wěn)定性分析的假定1）基本假定①不考慮滑動土體本身內(nèi)應力分布；②認為平衡狀態(tài)只在滑動面上達到，滑動時成整體下滑；③最危險的破裂面位置通過試算確定。2）滑動面的形狀直線滑動面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。二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測圓弧滑動面示意圖土的粘力使邊坡滑動面多呈現(xiàn)曲面，通常假定為圓弧滑動面。圓弧法適用于粘土，土的抗力以粘聚力為主，內(nèi)摩擦力較小。邊坡破壞時，破裂面近似圓柱形。二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測折線滑動面示意圖沿斜坡地基表面或已知軟弱層帶滑動情況下的邊坡穩(wěn)定性分析中，如果已知的滑動面在路基橫斷面上可簡化為直線，則可以用直線滑動面分析方法來分析。但實際工程中,這些滑動面也有可能不是直線，而是一條折線，這時就需要采用折線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析方法,不平衡推力法就是這樣一種方法。二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測5.邊坡穩(wěn)定性分析方法路基邊坡穩(wěn)定性分析與驗算的方法很多，歸納起來有力學驗算法和工程地質(zhì)法兩大類。力學驗算法又叫極限平衡法，假定邊坡沿某一形狀滑動面破壞，按力學平衡原理進行計算。因此，根據(jù)滑動面形狀的不同，又分為直線法，圓弧法和折線法三種。路基路面工程曲線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測1.圓弧滑裂面的穩(wěn)定性分析方法的適用范圍一般來說，土均具有一定的粘力，使邊坡滑動面多呈現(xiàn)曲面，通常假定為圓弧滑動面。對于粘性土，土體本身具有較小內(nèi)摩擦角φ和較大的黏聚力c。邊坡坍塌破壞時，滑動土體近似像圓柱形。適合用圓弧滑裂面法進行穩(wěn)定性分析.。二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測2簡單條分法。簡單條分法是瑞典工程師費倫紐斯（W.Fellenius）首先提出來的，故又稱瑞典條分法。簡單條分法適用于邊坡有不同的土層、均質(zhì)土邊坡，部分被淹沒、均質(zhì)土壩，局部發(fā)生滲漏、邊坡為折線或臺階形的粘性土的路堤與路塹。二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測瑞典條分法是所有條分法的雛形。在它的假定中，滑裂面為圓弧面，忽略土條間的相互作用力,將土條底部法向應力簡單地看作是土條重力在法線方向的投影。因此該法向力通過滑裂面的圓心，對圓心取矩時為零，從而使計算工作大大簡化。瑞典條分法簡單實用，適于手算。二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測Bishop法靜力簡圖二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測該公式右側(cè)也含有安全系數(shù)Fs,不能直接解出Fs值，需要采用迭代法計算。首先，先假定Fs等于1，代人公式的右側(cè),計算出一個新的Fs值;如果算出的Fs不等于1,則用此Fs值再代人公式的右側(cè)，計算出一個新的Fs值;如此反復迭代，直至前后兩次的Fs值非常接近。通常只要迭代3~4次,就可以得到滿足精度要求的解，而且迭代通常是收斂的。、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測

4.圓弧滑動面假定的圓心輔助線的確定方法1）4.5H法二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測2）36o線法路基路面工程折線滑動面的穩(wěn)定性分析二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測1.折線滑裂面穩(wěn)定性分析的適用情況沿斜坡地基表面或已知軟弱層帶滑動情況下的邊坡穩(wěn)定性分析中，如果已知的滑動面在路基橫斷面上可簡化為直線，則可以用直線滑動面分析方法來分析。但實際工程中，這些滑動面也有可能不是直線，而是一條折線，這時就需要采用折線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析方法，不平衡推力法就是這樣一種方法

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其原理是:當滑動面為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(剩余下滑力=下滑力-抗滑力)，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。運用該方法分析邊坡安全性問題時，為避免過大誤差，要求做到條分合理或?qū)δ承┗孀骶植空{(diào)整，以確保每一條塊下滑面夾角小于10%。二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測2.其計算過程中的假定(1)危險滑動面的位置、形狀已知，是由一組傾角已知的線段構成的一條折線。(2)沿折線折點將滑動土體劃分的各個士條具有豎直邊界，編號順序由高到低。

(3)當前i-1個土條的總體抗滑力不足時，第i土條與i-1土條的豎直邊界上受到i-1土條傳遞來的剩余下滑力Ei-1,作用方向與水平線夾角為αi-1,傾斜向下，如果前i-1個土條的總體抗滑力足夠，則Ei-1=0。二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測3.剩余下滑力的基本計算公式其中，WQi為土條的重力與外加豎向荷載之和。αi為土條底部滑動面與水平方向的夾角。

其他符號意義同前。計算時，從第1塊開始，逐塊遞推計算，當?shù)趎塊的剩余下滑力En≤0時，則說明條塊及以下各條塊是穩(wěn)定的。再從下一條塊開始，重復上述步驟，計算各土條的剩余下滑力。

二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測En<0表示不會產(chǎn)生未平衡的推力，按1.25的安全系數(shù)考慮，該折線滑動面路基是安全的。如果En

>0則土體的滑動穩(wěn)定性不滿足要求，必須對土體采取加固措施。

不平衡推力法在劃分土條后，其計算針對每一土

條分別進行,將上一土條計算出的剩余滑動力施加在下一土條上，如果計算出的剩余滑動力小于零，則認為前面的所有土條已能自平衡,取剩余滑動力為零進行下一土條的分析。

該分析方法也可以用于求出實際安全系數(shù)K,可以用試算法，步驟與上述相同，以上計算表明

K>1.25，增大該值

直到En

=0，對應的K值即為所求。路基路面工程直線滑動面的穩(wěn)定性分析二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測1.適用范圍：松散性的砂類土路基邊坡，滲水性強、黏性差，邊坡穩(wěn)定主要靠其內(nèi)摩擦力。失穩(wěn)土體的滑動面近似直線形態(tài)。直線法是假定路基邊坡滑坍時，滑動面為一平面，它適合于砂性類土填筑的路基邊坡穩(wěn)定性計算。原地面為近似直線的陡坡路堤，如果接觸面的摩擦力不足，整個路堤亦可能沿原地面成直線形態(tài)下滑。二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測按照公路的有關設計規(guī)范，路堤邊坡穩(wěn)定性必須滿足下式：當路堤中填料的黏聚力很小，可以忽略不計，這符合工程中偏安全原則。則帶入上式得：考慮到一些不可預見的因素的影響，為安全可靠起見,工程上一般規(guī)定采用K≥1.25

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1.45作為路基邊坡穩(wěn)定性分析的界限值［K］。當計算K值小于容許［K］值時，則應放緩邊坡，重新