第四章 路基穩(wěn)定性分析計(jì)算

第四章路基穩(wěn)定性分析計(jì)算第一頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章路基穩(wěn)定性分析計(jì)算4、行車荷載是邊坡穩(wěn)定性分析的主要作用力之一，計(jì)算時(shí)將車載換算成相當(dāng)于路基巖土層厚度，計(jì)算公式見（4-1）；行車荷載對(duì)較高路基邊坡的穩(wěn)定性影響較小，換算高度可近似分布于路基全寬上，采取近似方法時(shí)，也可以不計(jì)算行車荷載。第二頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章路基穩(wěn)定性分析計(jì)算第二節(jié)直線滑動(dòng)面的邊坡穩(wěn)定性分析砂類土路基邊坡滲水性強(qiáng)，粘性差，邊坡穩(wěn)定性主要靠其內(nèi)摩擦力支承，失穩(wěn)土體的滑動(dòng)面近似直線形態(tài)。一、試算法按靜力平衡公式有：滑動(dòng)面位置不同，K值亦隨之改變，邊坡穩(wěn)定與否的判斷依據(jù)，應(yīng)是穩(wěn)定系數(shù)的最小值，相應(yīng)的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的傾角，上式表明，K值是的函數(shù)，可選擇4到5個(gè)滑動(dòng)面，計(jì)算并繪制兩者的關(guān)系曲線，即可確定最小的K第三頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章路基穩(wěn)定性分析計(jì)算與的關(guān)系曲線，當(dāng)其符合規(guī)定，路基穩(wěn)定，否則要另行計(jì)算。二、解析法對(duì)于上面的計(jì)算公式，求導(dǎo)數(shù)代替試算法，可以大大簡(jiǎn)化計(jì)算。計(jì)算公式（4-7）即可用來求路基邊坡角的穩(wěn)定系數(shù)最小值，亦可在其他條件固定時(shí)，反求穩(wěn)定的坡角或計(jì)算路基的限制高度。見教材例4-1、4-2、4-3。第四頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章路基穩(wěn)定性分析計(jì)算第三節(jié)曲線滑動(dòng)面的邊坡穩(wěn)定性分析一般來說土均具有一定的粘結(jié)力，滑動(dòng)面也多數(shù)是曲面，通常假定為圓弧滑動(dòng)面。邊坡穩(wěn)定性的計(jì)算方法較多，比如有條分法（瑞典法）、條分法的圖解和表解法、解析法（如應(yīng)力圓法）等。一、圓弧滑動(dòng)面的條分法1、原理該方法的基本原理是靜力平衡。假定土質(zhì)均勻，不計(jì)滑動(dòng)面以外的土體位移產(chǎn)生的作用力，計(jì)算時(shí)取單位長(zhǎng)度，將滑動(dòng)土體劃分為若干土條，分別計(jì)算各土條對(duì)于滑動(dòng)圓心的滑動(dòng)力矩和抗滑力矩，取兩者力矩之比值為穩(wěn)定系數(shù)。第五頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章路基穩(wěn)定性分析計(jì)算2、圖式首先要確定圓心和半徑。一般情況下，圓心的位置是在圓心輔助線EF的延長(zhǎng)線上移動(dòng)，E、F的位置可用4.5H法確定：（1）由A點(diǎn)作垂直線，取深度為H確定G點(diǎn)，由G點(diǎn)作水平線，取距離為4.5H確定E點(diǎn)。（2）F點(diǎn)的位置由角度B1（以平均邊坡線為準(zhǔn)）和B2（以B‘的水平線為準(zhǔn)），角度B1和B2取決于路基的邊坡率，見表（4-1）。（3）取4至5個(gè)點(diǎn)為圓心，分別求出K值，并繪制K值曲線，則可以解得K的最小值及相應(yīng)的圓心點(diǎn)位置。3、計(jì)算式第六頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章路基穩(wěn)定性分析計(jì)算計(jì)算公式見（4-8）；二、條分法的表解和圖解此方法不計(jì)行車荷載，圓心位置用36度法確定，穩(wěn)定系數(shù)增大。1、表解法將土條的高度、寬度及弧長(zhǎng)統(tǒng)一換算成邊坡高度的函數(shù)，見公式（4-9），式中A和B的值可由表4-2查得。見例4-42、圖解法取K＝1.0，式（4-9）改為（4-10），然后繪制圖4-11，可以確定任意高度H時(shí)的邊坡角，或指定邊坡角確定H值，見例4-5。第七頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章路基穩(wěn)定性分析計(jì)算三、圓弧滑動(dòng)面的解析法1、坡腳圓法高塑性土的內(nèi)摩擦角很小，路基邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，取為0，若坡頂為水平面，圓弧滑動(dòng)面通過坡腳，稱之為坡腳圓，邊坡穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算公式見（4-13）（4-14），利用此兩式，假定不同的坡腳參數(shù)，分別計(jì)算和繪制成關(guān)系曲線圖，可簡(jiǎn)化計(jì)算。見例4-6～例4-82、中點(diǎn)圓法軟基上的高塑性土路堤，坡頂為水平，而原地面成水平或向下傾斜。此時(shí)，最危險(xiǎn)滑動(dòng)面將移至坡腳以外，連同部分地基軟弱土形成整體滑動(dòng)，此類圓弧稱為中點(diǎn)圓。第八頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章路基穩(wěn)定性分析計(jì)算計(jì)算公式見（4-16）（4-17）。為了便于計(jì)算，工程上引入了兩個(gè)因數(shù)，確定最然險(xiǎn)滑動(dòng)面的位置，計(jì)算公式見（4-19）（4-20）。經(jīng)過試算，可繪制成圖4-17，進(jìn)行圖解。見例4-19中點(diǎn)圓和坡腳圓同屬于內(nèi)摩擦角為0的圓弧滑動(dòng)面計(jì)算方法。實(shí)際應(yīng)用中，首先必須判別圖式類型。對(duì)高塑性填土，當(dāng)坡腳>53度時(shí)為坡腳圓，坡腳<53度時(shí)為中點(diǎn)圓，坡腳>60度時(shí)為坡面圓。第九頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章路基穩(wěn)定性分析計(jì)算第四節(jié)軟土地基的路基穩(wěn)定性分析軟土是由天然含水率、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質(zhì)所組成的土。其抗剪強(qiáng)度低，填土后受壓，可能產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)或較大的沉降，從而導(dǎo)致路基的破壞。較薄時(shí)，原則上清除掉，軟厚時(shí)，采取加固措施。一、臨界高度的計(jì)算軟土地基的臨界高度是指天然地基狀態(tài)下，不采取任何加固措施，所容許的路基最大填土高度。1、均質(zhì)薄層軟土地基臨界高度計(jì)算公式見（4-21）；例4-102、均質(zhì)厚層軟土地基臨界高度計(jì)算公式見（4-22）。第十頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章路基穩(wěn)定性分析計(jì)算二、路基穩(wěn)定性的計(jì)算方法

軟土地基的穩(wěn)定驗(yàn)算方法采用圓弧條分法，可分為總應(yīng)力法、有效固結(jié)應(yīng)力法、有效應(yīng)力法等。1、總應(yīng)力法計(jì)算公式為（4-23）；2、有效固結(jié)應(yīng)力法可求任一時(shí)間已知固結(jié)度的安全系數(shù)，計(jì)算公式（4-24）第十一頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章路基穩(wěn)定性分析計(jì)算第五節(jié)浸水路堤的穩(wěn)定性分析浸水路堤除承受自重和行車荷載作用外，還受到水浮力和滲透動(dòng)水壓力的作用，水的浮力取決于浸水深度，滲透動(dòng)水壓力則視水的落差而定。浸水路堤的邊坡穩(wěn)定性計(jì)算，通常亦假定滑動(dòng)面為圓弧，最危險(xiǎn)的滑動(dòng)面通過坡腳，圓心位置的確定與條分法相似。穩(wěn)定性計(jì)算方法有：假想摩擦角法、懸浮法和條分法。一、假想摩擦角法基本特點(diǎn)：適當(dāng)改變填料的內(nèi)摩擦角，利用非浸水時(shí)的常用方法，進(jìn)行浸水時(shí)的路堤穩(wěn)定性計(jì)算。根據(jù)庫(kù)侖定理，計(jì)算得到同一滑動(dòng)體浸水前后的重力之第十二頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章路基穩(wěn)定性分析計(jì)算比，實(shí)際上就相當(dāng)于干與濕的重度之比。適當(dāng)改變內(nèi)摩擦角，代入有關(guān)圓弧滑動(dòng)面的穩(wěn)定性計(jì)算式，即可求得穩(wěn)定系數(shù)。此法適用于全浸水路堤。二、懸浮法基本特點(diǎn)：假想用水的浮力作用間接抵消動(dòng)水壓力對(duì)邊坡的影響，即在計(jì)算抗滑力矩中，用降低后的內(nèi)摩擦角反映浮力的影響，而在計(jì)算滑動(dòng)力矩中，不考慮浮力作用，滑動(dòng)力矩沒有減小，用以抵償動(dòng)水壓力的不利影響。計(jì)算公式見（4-25）三、條分法該方法的基本原理和計(jì)算步驟，與非浸水時(shí)的條分法相同，但土條分成浸水與干燥兩部分，并直接計(jì)入浸水后第十三頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章路基穩(wěn)定性分析計(jì)算的浮力和動(dòng)水壓力作用。此法比前述兩種方法更精確。計(jì)算公式為（4-26）；見例4-11、4-12、4-13。第十四頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章路基穩(wěn)定性分析計(jì)算第六節(jié)路基邊坡抗震穩(wěn)定性分析一、震害與震力?公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范?要求，對(duì)于地震烈度為8度或以上的地區(qū)，路基設(shè)計(jì)應(yīng)符合防震的要求，其中包括軟基加固、限制填挖高度、提高路基壓實(shí)度、放緩邊坡坡度等。地震時(shí)，對(duì)于路基邊坡，水平加速度產(chǎn)生水平力危險(xiǎn)性最大，實(shí)踐證明，路基邊坡穩(wěn)定性分析中，實(shí)際采用的地震水平力為式（4-29）二、邊坡抗震穩(wěn)定性的計(jì)算1、數(shù)解法首先按非地震地區(qū)的路基邊坡穩(wěn)定性分析方法，確定最第十五頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于20