路基路面工程第4章課件

第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)1路基路面工程第4章課件2第4章－路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.1概述4.2直線法4.3圓弧法4.4不平衡推力傳遞法4.5浸水路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算4.6邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)示例第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)第4章－路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.1概述第4章路基邊坡穩(wěn)定34.1概述影響路基邊坡穩(wěn)定性的因素邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法路基邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算的參數(shù)荷載當(dāng)量高度計(jì)算第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.1概述影響路基邊坡穩(wěn)定性的因素第4章路基邊坡穩(wěn)定性44.1.1影響路基邊坡穩(wěn)定性的因素邊坡土質(zhì)水邊坡幾何形狀荷載…第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.1.1影響路基邊坡穩(wěn)定性的因素邊坡土質(zhì)第4章路基5邊坡破壞面的形狀直線砂土或砂性土圓弧粘性土邊坡破壞面的形狀64.1.2路基邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算的參數(shù)土的參數(shù)：容重γ(kN/m3)內(nèi)摩擦角φ(°)粘聚力c(kPa)1.路塹或天然邊坡：原狀土；2.路堤邊坡：與現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度一致的壓實(shí)土的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。3.多層土體：1）加權(quán)平均法2）通過合理的分段，直接取用不同土層的參數(shù)值。

第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.1.2路基邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算的參數(shù)土的參數(shù)：容重γ(kN74.1.3荷載當(dāng)量高度在邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)，將車輛按最不利情況排列，將車輛的設(shè)計(jì)荷載換算成當(dāng)量土柱高(即以相等壓力的土層厚度來代替荷載)，以h0表示。第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.1.3荷載當(dāng)量高度在邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)，將車輛按最不利84.2邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法4.2.1設(shè)計(jì)方法概述力學(xué)驗(yàn)算法—直線法、圓弧法、不平衡推力傳遞法工程地質(zhì)法力學(xué)驗(yàn)算法的基本假定：1.不考慮滑動(dòng)土體本身內(nèi)應(yīng)力的分布；2.平衡狀態(tài)只在滑動(dòng)面上達(dá)到，滑動(dòng)土體成整體下滑；3.極限滑動(dòng)面位置用試算來確定。第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.2邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法4.2.1設(shè)計(jì)方法概述力學(xué)驗(yàn)94.2.2直線法－路堤下滑力：抗滑力：安全系數(shù)：適用于砂土和砂性土邊坡。第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.2.2直線法－路堤下滑力：安全系數(shù)：適用于砂土和砂性10通過坡腳A點(diǎn)，假定3~4個(gè)可能的破裂面，求出相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)Ki值，得出Ki與ωi的關(guān)系曲線。在關(guān)系曲線上找到最小穩(wěn)定系數(shù)值Kmin，及對(duì)應(yīng)的極限破裂面傾斜角ω值。通過坡腳A點(diǎn)，假定3~4個(gè)可能的破裂面，求出相應(yīng)的114.2.2直線法－路塹令dK/dω＝0，可求K最小時(shí)破裂面傾斜角ω0值。第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.2.2直線法－路塹令dK/dω＝0，可求K最小時(shí)破裂124.2.2直線法第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)K>1土鍥體穩(wěn)定；K=1極限平衡狀態(tài)；K<1土鍥體滑動(dòng)。[K]＝1.25～1.5經(jīng)濟(jì)VS安全砂土c＝0天然休止角砂堆4.2.2直線法第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)K>1土鍥134.2.3圓弧法－圓弧條分法（瑞典法）適用于粘性土邊坡。基本假定：1.滑動(dòng)面為通過坡腳的圓柱面；2.不考慮土體的內(nèi)應(yīng)力分布及各土條之間相互作用力的影響；3.安全系數(shù)為抗滑力矩比滑動(dòng)力矩。第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)需解決問題：1.滑動(dòng)面位置；2.安全系數(shù)K；3.最小安全系數(shù)Kmin；4.判斷邊坡穩(wěn)定性。4.2.3圓弧法－圓弧條分法（瑞典法）適用于粘性土邊坡。144.2.3圓弧法－圓弧條分法（瑞典法）第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)滑動(dòng)面圓心輔助線4.5H法36°法4.2.3圓弧法－圓弧條分法（瑞典法）第4章路基邊坡穩(wěn)154.2.3圓弧法－圓弧條分法（瑞典法）第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)基本步驟：（1）通過坡腳任意選定可能發(fā)生的圓弧滑動(dòng)面AB，其半徑為R，沿路線縱向取單位長度1m。將滑動(dòng)土體分成若干個(gè)一定寬度的垂直土條，其寬一般為2-4m，如圖所示：4.2.3圓弧法－圓弧條分法（瑞典法）第4章路基邊坡穩(wěn)164.2.3圓弧法－圓弧條分法（瑞典法）第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)（2）計(jì)算每個(gè)土條的土體重G(包括小段土重和其上部換算為土柱的荷載在內(nèi))；（3）計(jì)算每一小段滑動(dòng)面上的反力(抵抗力)；（4）計(jì)算滑動(dòng)力矩和抗滑力矩；（5）求穩(wěn)定系數(shù)值。4.2.3圓弧法－圓弧條分法（瑞典法）第4章路基邊坡穩(wěn)174.2.3圓弧法－圓弧條分法（瑞典法）第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)最小安全系數(shù)Kmin最危險(xiǎn)滑動(dòng)面Kmin≥[K]＝1.25～1.5→邊坡穩(wěn)定4.2.3圓弧法－圓弧條分法（瑞典法）第4章路基邊坡穩(wěn)18改進(jìn)的圓弧法－畢肖普法第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)改進(jìn)的圓弧法－畢肖普法第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)194.4陡坡路堤穩(wěn)定性驗(yàn)算

——不平衡推力傳遞法(傳遞系數(shù)法、剩余推力法)適用條件：滑動(dòng)面為折線或其它形狀的邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算。原地面為折線形的陡坡上的路堤；層狀構(gòu)造巖土層路基邊坡；滑坡等。剩余下滑力：第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)滑動(dòng)面已知滑動(dòng)力抗滑力穩(wěn)定系數(shù)4.4陡坡路堤穩(wěn)定性驗(yàn)算

——不平衡推力傳遞法204.4不平衡推力傳遞法(傳遞系數(shù)法、剩余推力法)第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)驗(yàn)算方法：①按地面變坡點(diǎn)將滑動(dòng)面上土體垂直劃分為若干條塊；變坡點(diǎn)變坡點(diǎn)4.4不平衡推力傳遞法(傳遞系數(shù)法、剩余推力法)第4章214.4不平衡推力傳遞法(傳遞系數(shù)法、剩余推力法)第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)驗(yàn)算方法：②自上而下分別計(jì)算各土塊的剩余下滑力；4.4不平衡推力傳遞法(傳遞系數(shù)法、剩余推力法)第4章224.4不平衡推力傳遞法(傳遞系數(shù)法、剩余推力法)第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)驗(yàn)算方法：第n塊土塊的剩余下滑力；③判斷穩(wěn)定性：En≤0，整個(gè)土坡穩(wěn)定；En＞0，應(yīng)采取穩(wěn)定或加固措施。4.4不平衡推力傳遞法(傳遞系數(shù)法、剩余推力法)第4章234.5浸水路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)浸水路堤：受到季節(jié)性或長期浸水的沿河路堤、河灘路堤等均稱為浸水路堤。特點(diǎn)：1.穩(wěn)定性受水位降落的影響水位上升水位下降▲路堤兩側(cè)水位差▲2.穩(wěn)定性與路堤填料透水性有關(guān)粘土－透水弱砂礫石－透水強(qiáng)亞砂土、亞粘土－中等透水性▲4.5浸水路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)浸244.5浸水路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)最不利情況：最高水位驟然降落驗(yàn)算方法：考慮浮力和動(dòng)水壓力作用，其余同普通路堤。動(dòng)水壓力：4.5浸水路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)最254.5浸水路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算注意事項(xiàng)：1.驗(yàn)算時(shí)應(yīng)考慮使路堤處于最不利情況下（如在最高洪水位驟然下降時(shí)）。2.當(dāng)條塊部分在浸潤線以上，部分在浸潤線以下時(shí)，條塊的自重應(yīng)為：當(dāng)條塊全部在浸潤線以上（以下）時(shí)，第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.5浸水路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算注意事項(xiàng)：第4章路基邊坡穩(wěn)264.5浸水路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算3.為簡(jiǎn)化計(jì)算，認(rèn)為浸潤線坡降曲線為直線，故在計(jì)算Dn時(shí)，I取浸潤曲線的平均坡度，Dn的方向與I平行。4.對(duì)完全透水或完全不透水的路堤，不需要考慮動(dòng)水壓力。第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.5浸水路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算3.為簡(jiǎn)化計(jì)算，認(rèn)為27穩(wěn)定措施：1.合理選擇斷面形式2.正確選擇填料3.適當(dāng)選擇邊坡防護(hù)與加固措施4.必要時(shí)改善基底特別強(qiáng)調(diào)：

①對(duì)于路堤內(nèi)完全不透水的填土來說，不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)水壓力。（因?yàn)槁返虄?nèi)無水位升降）。②對(duì)于路堤內(nèi)完全透水的填料來說，也不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)水壓力。（如大塊石塊）→（因?yàn)樗煌瑫r(shí)升降）4.5浸水路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)穩(wěn)定措施：4.5浸水路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算第4章路基邊坡穩(wěn)28第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)29路基路面工程第4章課件30第4章－路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.1概述4.2直線法4.3圓弧法4.4不平衡推力傳遞法4.5浸水路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算4.6邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)示例第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)第4章－路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.1概述第4章路基邊坡穩(wěn)定314.1概述影響路基邊坡穩(wěn)定性的因素邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法路基邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算的參數(shù)荷載當(dāng)量高度計(jì)算第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.1概述影響路基邊坡穩(wěn)定性的因素第4章路基邊坡穩(wěn)定性324.1.1影響路基邊坡穩(wěn)定性的因素邊坡土質(zhì)水邊坡幾何形狀荷載…第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.1.1影響路基邊坡穩(wěn)定性的因素邊坡土質(zhì)第4章路基33邊坡破壞面的形狀直線砂土或砂性土圓弧粘性土邊坡破壞面的形狀344.1.2路基邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算的參數(shù)土的參數(shù)：容重γ(kN/m3)內(nèi)摩擦角φ(°)粘聚力c(kPa)1.路塹或天然邊坡：原狀土；2.路堤邊坡：與現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度一致的壓實(shí)土的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。3.多層土體：1）加權(quán)平均法2）通過合理的分段，直接取用不同土層的參數(shù)值。

第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.1.2路基邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算的參數(shù)土的參數(shù)：容重γ(kN354.1.3荷載當(dāng)量高度在邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)，將車輛按最不利情況排列，將車輛的設(shè)計(jì)荷載換算成當(dāng)量土柱高(即以相等壓力的土層厚度來代替荷載)，以h0表示。第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.1.3荷載當(dāng)量高度在邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)，將車輛按最不利364.2邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法4.2.1設(shè)計(jì)方法概述力學(xué)驗(yàn)算法—直線法、圓弧法、不平衡推力傳遞法工程地質(zhì)法力學(xué)驗(yàn)算法的基本假定：1.不考慮滑動(dòng)土體本身內(nèi)應(yīng)力的分布；2.平衡狀態(tài)只在滑動(dòng)面上達(dá)到，滑動(dòng)土體成整體下滑；3.極限滑動(dòng)面位置用試算來確定。第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.2邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法4.2.1設(shè)計(jì)方法概述力學(xué)驗(yàn)374.2.2直線法－路堤下滑力：抗滑力：安全系數(shù)：適用于砂土和砂性土邊坡。第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.2.2直線法－路堤下滑力：安全系數(shù)：適用于砂土和砂性38通過坡腳A點(diǎn)，假定3~4個(gè)可能的破裂面，求出相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)Ki值，得出Ki與ωi的關(guān)系曲線。在關(guān)系曲線上找到最小穩(wěn)定系數(shù)值Kmin，及對(duì)應(yīng)的極限破裂面傾斜角ω值。通過坡腳A點(diǎn)，假定3~4個(gè)可能的破裂面，求出相應(yīng)的394.2.2直線法－路塹令dK/dω＝0，可求K最小時(shí)破裂面傾斜角ω0值。第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.2.2直線法－路塹令dK/dω＝0，可求K最小時(shí)破裂404.2.2直線法第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)K>1土鍥體穩(wěn)定；K=1極限平衡狀態(tài)；K<1土鍥體滑動(dòng)。[K]＝1.25～1.5經(jīng)濟(jì)VS安全砂土c＝0天然休止角砂堆4.2.2直線法第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)K>1土鍥414.2.3圓弧法－圓弧條分法（瑞典法）適用于粘性土邊坡?；炯俣ǎ?.滑動(dòng)面為通過坡腳的圓柱面；2.不考慮土體的內(nèi)應(yīng)力分布及各土條之間相互作用力的影響；3.安全系數(shù)為抗滑力矩比滑動(dòng)力矩。第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)需解決問題：1.滑動(dòng)面位置；2.安全系數(shù)K；3.最小安全系數(shù)Kmin；4.判斷邊坡穩(wěn)定性。4.2.3圓弧法－圓弧條分法（瑞典法）適用于粘性土邊坡。424.2.3圓弧法－圓弧條分法（瑞典法）第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)滑動(dòng)面圓心輔助線4.5H法36°法4.2.3圓弧法－圓弧條分法（瑞典法）第4章路基邊坡穩(wěn)434.2.3圓弧法－圓弧條分法（瑞典法）第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)基本步驟：（1）通過坡腳任意選定可能發(fā)生的圓弧滑動(dòng)面AB，其半徑為R，沿路線縱向取單位長度1m。將滑動(dòng)土體分成若干個(gè)一定寬度的垂直土條，其寬一般為2-4m，如圖所示：4.2.3圓弧法－圓弧條分法（瑞典法）第4章路基邊坡穩(wěn)444.2.3圓弧法－圓弧條分法（瑞典法）第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)（2）計(jì)算每個(gè)土條的土體重G(包括小段土重和其上部換算為土柱的荷載在內(nèi))；（3）計(jì)算每一小段滑動(dòng)面上的反力(抵抗力)；（4）計(jì)算滑動(dòng)力矩和抗滑力矩；（5）求穩(wěn)定系數(shù)值。4.2.3圓弧法－圓弧條分法（瑞典法）第4章路基邊坡穩(wěn)454.2.3圓弧法－圓弧條分法（瑞典法）第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)最小安全系數(shù)Kmin最危險(xiǎn)滑動(dòng)面Kmin≥[K]＝1.25～1.5→邊坡穩(wěn)定4.2.3圓弧法－圓弧條分法（瑞典法）第4章路基邊坡穩(wěn)46改進(jìn)的圓弧法－畢肖普法第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)改進(jìn)的圓弧法－畢肖普法第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)474.4陡坡路堤穩(wěn)定性驗(yàn)算

——不平衡推力傳遞法(傳遞系數(shù)法、剩余推力法)適用條件：滑動(dòng)面為折線或其它形狀的邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算。原地面為折線形的陡坡上的路堤；層狀構(gòu)造巖土層路基邊坡；滑坡等。剩余下滑力：第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)滑動(dòng)面已知滑動(dòng)力抗滑力穩(wěn)定系數(shù)4.4陡坡路堤穩(wěn)定性驗(yàn)算

——不平衡推力傳遞法484.4不平衡推力傳遞法(傳遞系數(shù)法、剩余推力法)第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)驗(yàn)算方法：①按地面變坡點(diǎn)將滑動(dòng)面上土體垂直劃分為若干條塊；變坡點(diǎn)變坡點(diǎn)4.4不平衡推力傳遞法(傳遞系數(shù)法、剩余推力法)第4章494.4不平衡推力傳遞法(傳遞系數(shù)法、剩余推力法)第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)驗(yàn)算方法：②自上而下分別計(jì)算各土塊的剩余下滑力；4.4不平衡推力傳遞法(傳遞系數(shù)法、剩余推力法)第4章504.4不平衡推力傳遞法(傳遞系數(shù)法、剩余推力法)第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)驗(yàn)算方法：第n塊土塊的剩余下滑力；③判斷穩(wěn)定性：En≤0，整個(gè)土坡穩(wěn)定；En＞0，應(yīng)采取穩(wěn)定或加固措施。4.4不平衡推力傳遞法(傳遞系數(shù)法、剩余推力法)第4章514.5浸水路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算第4章路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)浸水路堤：受到季節(jié)性或長期浸水的沿河路堤、河灘路堤等均稱為浸水路堤。特點(diǎn)：1.穩(wěn)定性受水位降落的影響水位上升水位下降▲路堤兩側(cè)水位差▲2.穩(wěn)定性與路堤填料透水性有關(guān)粘土－透水弱砂礫石－透水強(qiáng)亞砂土、亞粘土－中等透水性▲4.5浸水路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算第4章