邊坡穩(wěn)定性分析課件

第三章

邊坡穩(wěn)定性分析第一節(jié)概述路基的穩(wěn)定性，一般取決于邊坡的穩(wěn)定性和地基的穩(wěn)定性，路線在跨越深溝或高架橋的橋頭引道都要修筑高填土路堤，一般對(duì)此要進(jìn)行個(gè)別設(shè)計(jì)，進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。路基的穩(wěn)定性分析的目的，就是要確定一個(gè)合理的路基形式，選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的邊坡值，為是否進(jìn)行路基防護(hù)、加固提供依據(jù)。一、原理及方法邊坡滑動(dòng)面形狀平面直線曲面曲線折線設(shè)計(jì)方法分類(lèi)：力學(xué)驗(yàn)算法（數(shù)解法、圖解法）利用C、Ф、Υ半理論計(jì)算方法工程地質(zhì)法比擬法：利用工程地質(zhì)相近性原則分析法：路塹邊坡受巖層構(gòu)造面控制，產(chǎn)狀與路線走向的關(guān)系要分析：1）地質(zhì)情況工程特點(diǎn)、成因、成分、密實(shí)程度2）自然條件氣候、水文、溫度3）其它邊坡方位、高度、開(kāi)挖方法、深孔爆破4）配合土工實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的選擇:應(yīng)根據(jù)土石成分及其表現(xiàn)的性質(zhì)來(lái)確定，一般的的選擇方法是：土質(zhì)采用“力法”巖質(zhì)采用“工法”為主，“力法”為輔標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)實(shí)驗(yàn)最佳含水量、最大密實(shí)度剪切實(shí)驗(yàn)

C、Ф值1、多層土體驗(yàn)算數(shù)據(jù)的確定h1c1h2c2h3c3C=————————C1h1+c2h2+c3h3+∑h2、邊坡坡度的取值平均坡度法連線法面積sh0=NG/BLγh0第二節(jié)邊坡穩(wěn)定性力學(xué)驗(yàn)算法一、直線法二、圓弧法適用于松散土體（砂、礫、石等）填筑的路堤、多坡滑坍時(shí)的力學(xué)驗(yàn)算，驗(yàn)算的方法是假設(shè)滑動(dòng)面通過(guò)坡腳或變坡點(diǎn)，計(jì)算填土沿滑動(dòng)面下滑的穩(wěn)定系數(shù)K。

α下滑力T=Qsinα抗滑力R=Qcosαtanφ+CL再假設(shè)滑動(dòng)面，計(jì)算安全系數(shù)（穩(wěn)定系數(shù)），作K=f(α)關(guān)系曲線，確定最小的安全系數(shù)，判斷其是否穩(wěn)定。一般要求K≥1.25，否則需要重新計(jì)算。

αk由于各種方法均有一些概況的假定，土工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也有一定的局限性，以及施工上，氣候條件等因素影響，所以K一般取用1.25~1.5

二、圓弧法圓弧法又分為瑞典法及簡(jiǎn)化法。最常見(jiàn)的是條分法。這種方法適用于粘土填筑的路基邊坡，滑動(dòng)時(shí)滑動(dòng)面近似為曲面，為簡(jiǎn)化計(jì)算，通常假定為一圓弧狀，滑動(dòng)面一般通過(guò)坡腳，有時(shí)也可能通過(guò)變坡點(diǎn)。

把小段的重量Q分解為垂直于小段滑動(dòng)面的垂直方向N（N=QCOSα）和切于該滑段的切向方向T（T=QSINα）

Qα滑動(dòng)面上的可能反力有摩擦力Nf和粘聚力CL，假定土條間無(wú)側(cè)向力作用，或若有但于滑弧的切向方向。

36°角法36°(0.25+0.4)H0.3H0.3H五個(gè)點(diǎn)二、浸水路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算一）、滲透動(dòng)水壓力的作用1、定義：受到季節(jié)性或長(zhǎng)期浸水的沿河路堤，河灘路堤及橋頭引道等均為浸水路堤。2、特點(diǎn)：

浸水路堤除承受普通路堤外力和自重外，還要受到水的浮力和滲透動(dòng)水壓力的作用；及兩側(cè)的靜水壓力的作用。水位上漲，水從邊坡的一側(cè)或兩側(cè)滲入路堤內(nèi)；而當(dāng)水位降落時(shí)，水又從堤內(nèi)向外滲出。滲透速度隨土的性質(zhì)而異。3、填料的影響

以粘性土填筑的路堤達(dá)到最佳密實(shí)度后透水性很弱，以砂礫石填筑的路堤，由于孔隙大，透水性強(qiáng)。這兩種土對(duì)于邊坡穩(wěn)定性影響都不大。屬于中等透水性的土如亞粘土、亞砂土等作路堤填料，在水位降落時(shí)，對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較大，需考慮動(dòng)水壓力。

浸水路堤填料最好用滲水性強(qiáng)的材料，如石質(zhì)堅(jiān)硬不易風(fēng)化的塊石、片石、碎礫石、砂礫等。若附近無(wú)此類(lèi)填料或從遠(yuǎn)運(yùn)不經(jīng)濟(jì)時(shí)，可采用粘性土，但必須夯實(shí)。對(duì)浸水易崩解、溶解或風(fēng)化的巖石應(yīng)禁止使用。

二、滲透動(dòng)水壓力的計(jì)算

大?。篋=I?γ方向：滲透水壓力D作用與浸溶線以下土體的重心平行與水力坡降I?？砂聪率胶?jiǎn)化計(jì)算。作用點(diǎn)：重心三、浸水路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算最不利情況一般發(fā)生在最高洪水位驟然降落的時(shí)候。K=M抗/M滑=R（f要區(qū)別對(duì)待浸水和未浸水土條的單位體積重量。陡坡路堤穩(wěn)定性驗(yàn)算

在坡度較大的山坡上修筑路堤，因下滑力較大，填土有時(shí)會(huì)產(chǎn)生沿山坡下滑的現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅道路暢通和行車(chē)安全。再設(shè)計(jì)這類(lèi)路基時(shí)，需驗(yàn)算路堤的滑動(dòng)穩(wěn)定性。當(dāng)不能保證路基穩(wěn)定時(shí)應(yīng)采取一定的穩(wěn)定或加固措施。可能的滑動(dòng)形式1、基底為基巖或?yàn)榉€(wěn)定山坡，地面橫坡較大，可能沿基底接觸面產(chǎn)生滑動(dòng)。2、基底為不穩(wěn)定的山坡覆層，下臥層巖層又為陡坡，路堤可能隨同基地覆蓋層沿傾斜基巖滑動(dòng)。3、當(dāng)基底為較厚的軟弱土層時(shí)，路堤連同其下的軟弱土層沿軟弱層中某一最弱的滑動(dòng)面滑動(dòng)。填料和基底都是不宜風(fēng)化的基巖，坡度陡于1：2.0。一般坡度陡于1：2.5時(shí)即需采用穩(wěn)定性措施。4、當(dāng)陡坡路堤基底的沿層與山坡一致時(shí)，會(huì)沿某一最若的層面滑動(dòng)。5、陡坡路堤可能的滑動(dòng)通常按上述的橫斷面方向考慮，但實(shí)際上也會(huì)出現(xiàn)縱向滑動(dòng)的情況，設(shè)計(jì)時(shí)必須慎重考慮路線位置與地形地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系。驗(yàn)算數(shù)據(jù)的選擇驗(yàn)算時(shí)所采用的數(shù)據(jù)，最好都有試驗(yàn)依據(jù)。不可能時(shí)應(yīng)按P24頁(yè)表格選用數(shù)據(jù)。在參數(shù)的選擇中C，較難確定，在基底開(kāi)挖臺(tái)階時(shí)，可在填土與基底的C，值中取兩者中較小的。再不設(shè)臺(tái)階的山坡上，考慮到水沿滑動(dòng)面的滲流影響，C值一般較小可以忽略不計(jì)。f值一般在0.25~0.60之間。按滑動(dòng)面的形式，可分為單坡滑動(dòng)面和多坡滑動(dòng)面。直線滑動(dòng)面驗(yàn)算法E=T—i當(dāng)驗(yàn)所得之