路基路面工程-第四章路基穩(wěn)定性

路基路面工程-第四章路基穩(wěn)定性第一頁，共28頁。第一節(jié)概述

1、影響路基邊坡穩(wěn)定性的因素

1）．邊坡土質(zhì)

2）．工程質(zhì)量與經(jīng)濟

3）．邊坡的幾何形狀

4）．水文條件

5）．地震及其他震動荷載

第二頁，共28頁。2邊坡穩(wěn)定性設(shè)計方法

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(xué)驗算法和工程地質(zhì)法兩大類。力學(xué)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(xué)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。力學(xué)驗算的基本假定是：

1）．破裂面以上的不穩(wěn)定土體沿破裂面作整體滑動，不考慮其內(nèi)部的應(yīng)力分布不均和局部移動

2）．土的極限狀態(tài)只在破裂面上達到平衡路基邊坡穩(wěn)定計算，穩(wěn)定系數(shù)：安全系數(shù)K一般采用1.20~1.30，作為邊坡路基穩(wěn)定性分析的極限值第三頁，共28頁。3路基邊坡穩(wěn)定性驗算的數(shù)據(jù)

粘結(jié)力c和內(nèi)摩阻角是決定土體抗剪強度的兩個參數(shù)，亦即土的抗剪強度指標(biāo)。

如邊坡由多層土體組成，可采用加權(quán)平均法求得。

4荷載當(dāng)量高度計算

把車輛荷載換算成當(dāng)量土柱高，即以相等壓力的土層厚度來代替荷載，叫當(dāng)量高度，用h0表示

第四頁，共28頁。

h0——荷載當(dāng)量高度，m；N——橫向分布的車輛數(shù)；Q——一輛車的重力，一級標(biāo)準(zhǔn)車為550ΚN；L——車輛前后輪最大軸距，按2003規(guī)范一級荷載為12.8m；

γ——路基填料的重度，ΚN/m3；

B——荷載橫向分布寬度，m；

B=Nb+(N-1)m+d

b——后輪輪距,取1.8m；

m——相鄰兩車后輪的中心間距,取1.3m。

d——輪胎著地寬度，取0.6m第五頁，共28頁。第六頁，共28頁。第七頁，共28頁。第二節(jié)直線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析◆1、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。第八頁，共28頁?！?、試算法第九頁，共28頁。二、解析法第十頁，共28頁。陡坡路堤及其穩(wěn)定性

1、陡坡路堤

陡坡路堤是指修筑在陡坡（地面橫坡大于1:2-1:2.5）上及不穩(wěn)固山坡上的路堤

2、陡坡路堤的穩(wěn)定性問題：

路堤有沿陡坡或不穩(wěn)定山坡下滑的可能性，涉及穩(wěn)定問題，有以下幾種可能情況：

1）基底接觸面較陡或強度較弱，路堤整體沿基底接觸面滑動；

2）路堤修筑在較厚的軟弱土層上，路堤連同其下的軟弱土層沿某一滑動面滑動；

3）基底巖層強度不均勻，致使路堤沿某一最弱層面滑動。

第十一頁，共28頁。

3、陡坡路堤穩(wěn)定性分析：

陡坡路堤產(chǎn)生下滑的主要原因是地面橫坡較陡、基底土層軟弱或強度不均勻，因此，計算參數(shù)應(yīng)取滑動面附近較軟弱的土的實測數(shù)據(jù)，并考慮浸水后的強度降低。一般可在基底開挖臺階時選擇測試數(shù)據(jù)中較低的值并按受水浸濕的程度予以適當(dāng)折減。陡坡路堤的穩(wěn)定性分析假定路堤整體沿滑動面下滑，因此，穩(wěn)定性分析方法可按滑動面形狀分為直線法和折線法。

第十二頁，共28頁。陡坡路堤穩(wěn)定性分析方法⑴直線法：當(dāng)基底為單一坡面，土體沿直線滑動面整體下滑時，可用直線滑動面法進行分析。穩(wěn)定系數(shù)按下式計算：

F=(Q+P)costgφ+cLT=(Q+P)sin

穩(wěn)定系數(shù)：K=F/T

第十三頁，共28頁。⑵折線法：當(dāng)滑動面為多個坡度的折線傾斜面時，可將滑動面上土體按折線段劃分為著干條塊，自上而下分別計算各土體的剩余下滑力，根據(jù)最后一塊的剩余下滑力的數(shù)值判斷路堤的整體穩(wěn)定性。穩(wěn)定分析過程如下：第十四頁，共28頁。

最后一塊土體的下滑力大于零時，則認為路堤不穩(wěn)定；否則，認為路堤是穩(wěn)定的。第十五頁，共28頁。第三節(jié)曲線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析

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。圓弧滑動面的邊坡穩(wěn)定的計算方法有條分法及簡化的表解和圖解法等。圓弧法適用于粘土，土的抗力以粘聚力為主，內(nèi)摩擦力力較小。邊坡破壞時，破裂面近似圓柱形。1.原理:將圓弧滑動面上的土體劃分為若干豎向土條，依次計算每一土條沿滑動面的下滑力和抗滑力，然后疊加計算出整個滑動土體的穩(wěn)定性。2、適用條件：成層，勻質(zhì)邊坡；各種形式的粘性路基，路塹邊坡。第十六頁，共28頁。計算步驟：1、過邊坡腳取圓弧，劃分一定寬度的垂直土條。一般取寬度2－4m。2、計算每條土重,并進行分解3、計算每一小段滑動面上的抗滑力矩和滑動力矩。4、計算總的抗滑力矩和滑動力矩5、求穩(wěn)定系數(shù)條分法是一種試算法，應(yīng)選取不同圓心位置和不同半徑進行計算，求最小的安全系數(shù)，如果Kmin=1.25-1.50之間，則邊坡穩(wěn)定，否則重新計算。第十七頁，共28頁。條分法分析步驟IabcdiβiABH2.任選一圓心O，確定滑動面，將滑動面以上土體分成幾個等寬或不等寬土條3.每個土條的受力分析

靜力平衡1.按比例繪出土坡剖面

NiTiWi第十八頁，共28頁。條分法分析步驟ⅡabcdiβiOCRABHNiTiWi4.滑動面的總滑動力矩

5.滑動面的總抗滑力矩

6.確定安全系數(shù)

第十九頁，共28頁。2、圖式

重點：圓弧圓心確定為了較快地找到極限滑動面，減少試算工作量，根據(jù)經(jīng)驗，極限滑動圓心在一條線上，該線即是圓心輔助線。確定圓心輔助線可以采用4.5H法或36°線法。

4.5H法：過A向下作垂直AC=H，過C作水平線CD=4.5H，過A作一線AO與AB夾β1角，過B作OB與水平線夾角β2，交于O點，連OD作延長線，在其上取O1、O2、O3點，求K1、K2、K3，取小值。第二十頁，共28頁。大量計算表明①當(dāng)土的內(nèi)摩擦角=0時，最危險圓弧滑動面為一通過坡腳的圓弧，其圓心為I點。②當(dāng)土的內(nèi)摩擦角時，最危險圓弧滑動面也為一通過坡腳的圓弧，其圓心在MI的延長線上。⑵36°線法①由荷載換算土柱高頂點作與水平線成36°角的線EF，即得圓心輔助線。②由坡頂處作與水平線成36°角的線EF，即為圓心輔助線。第二十一頁，共28頁。3、計算式第二十二頁，共28頁。

路堤各層填料性質(zhì)不同（計算參數(shù)：內(nèi)摩擦角、粘結(jié)力、重度不同）時，所采用驗算數(shù)據(jù)可按加權(quán)平均法求得。第二十三頁，共28頁。二、條分法的表解和圖解條分法計算工作量較大，可以簡化為表解法和圖解法，此法不計行車荷載，圓心位置用36o法確定。1、定義:將分析結(jié)果繪制成系列圖表，結(jié)合相應(yīng)公式求K的一種邊坡穩(wěn)定分析方法.2、公式:K=fA+c/rH×B例：路堤高12m，頂寬16m，土的c＝10KPa，f=0.404,r＝16.8KN/m3邊坡坡度1：1.5，用表解法分析K.第二十四頁，共28頁。第四節(jié)軟土地基穩(wěn)定性分析

軟土是由天然含水率大、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，主要有淤泥、淤泥質(zhì)土及泥炭。軟土分為四種：河海沉積、湖泊沉積、江灘沉積、沼澤沉積軟土的危害：強度低，填土受壓，可能產(chǎn)生側(cè)向滑動或較大沉降，導(dǎo)致路基破壞。采取措施：對于薄層軟土，換填土；軟土層較厚，進行穩(wěn)定分析,看是否達到要求，從而采取加固措施;或者采用其他結(jié)構(gòu)物-修筑橋梁。臨界高度指天然路基狀態(tài)下，不采取任何加固措施，所容許的路基最大填土高度。第二十五頁，共28頁。1、臨界高度的計算