路基稳定性分析

• 边坡体材料一般为土体、岩体、岩土及其他材料 混合堆积或混合填筑体(如工业废渣、废料等)，其本 身的物理力学性质对边坡的稳定性影响很大，如抗剪 强度(内摩擦角，凝聚力)、容重(包括天然容重和饱和 容重等)。
(2)边坡的形状和尺寸
•
这里指边坡的断面形状、边坡坡度、边坡总高度
等。一般来说，边坡越陡，边坡越容易失稳，坡度越
1
Si
Ks
(cili
Ni
fi)
式中：ci , f i -----条块滑动底面处岩土的粘聚力和摩擦系
数； fi tani,i 为岩土的内摩擦角；
l i -----条块滑动底面的长度。
路基稳定性分析
要使整个土体达到力的平衡，其未知力有：每一土条底 部的有效法向反力，共n个；两相邻土条分界面上的法向条 间力Ei，共n-1个，切向条间力Ti，共n-1个；两相邻土条间 力Xi及Ei合力作用点位置Zi，共n-1个；每一土条底部切力Si 及法向力Ni的合力作用点位置ai，共n个。另外，滑体的安 全系数Ks，l个。
建立模型，受力分析。 两种相辅相成，可互相核对，作出正确合理的评价。
路基稳定性分析
路基稳定性分析的力学验算方法
极限平衡法的基本的假设条件： ** 平面问题的假设； ** 滑动体整体下滑，极限平衡状态之发生在滑动面上； ** 滑动土体视作本身无变形的刚体，内应力不考虑。
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6-2 条分法的解
路基稳定性分析
在工程设计中，判断边坡稳定性的大小习惯上采用 边坡稳定安全系数来衡量。l955年，毕肖普(A.W.Bishop) 明确了土坡稳定安全系数的定义：
Ks
f
(2.1)
式中： f ——沿整个滑裂面上的平均抗剪强度；
τ——沿整个滑裂面上的平均剪应力；
K s ——边坡稳定安全系数。
按照上述边坡稳定性概念，显然，>1，土坡稳定；<1， 土坡失稳；=1，土坡处于临界状态。
路基稳定性分析
6-1 路基稳定性基本的分析 下列情况应进行特殊设计和稳定性的验算：
填土总高度超过18.0m 填石超过20.0m的路堤
挖方路基土质边坡高度超过20m 石质土边坡高度超过20~30mm
路基稳定性分析
路基稳定性分析常用验算的方法 1、工程地质比拟法
经过长期的生产实践和大量的经验的积累
2、力学验算法
该滑动面是人为确定的，其形状可以是平面、圆弧面、 对数螺旋面或其他不规则曲面。隔离体的静力平衡可以是 滑面上力的平衡或力矩的平衡。隔离体可以是一个整体， 也可由若干人为分隔的竖向土条组成。由于滑动面是人为 假定的，我们只有通过系统地求出一系列滑面发生滑动时 的破坏荷载，其中最小的破坏荷载要求的极限荷载与之相 应的滑动面就是可能存在的最危险滑动面。
路基稳定性分析
条分法的基本假定如下：
把滑动土体竖向分为n个土条，在其中任取 1条记为i，在该土条上作用的已知力有：土条本 身重力Wi，水平作用力Qi(如地震产生的水平惯性 力等)，未知的条间力及条块滑动底面反力。当滑 面形状确定后，土条的有关几何尺寸也可确定， 如底部坡角ai，底弧长li，滑面上的土体强度，也 已确定。
缓，边坡越稳定；高度越大，边坡越容易失稳，高度
越小，边坡越稳定。
路基稳定性分析
(3)边坡的工作条件
• 边坡的工件条件主要是指边坡的外部荷载，包 括边坡和边坡顶上的荷载、边坡后传递的荷载，如 公路路堤边坡顶上的汽车荷载、人行荷载等，储灰 场后方堆灰传递的荷载，水坝后方水压力等。
• 边坡体后方的水流及边坡体中水位变化情况是 影响边坡稳定的一个重要因素，它除自身对边坡产 生作用外，还影响边坡体材料的物理力学指标。
毕肖普的土坡稳定安全系数物理意义明确，概念清楚， 表达简洁，应用范围广泛，在边坡工程处治中也广泛应 用。其问题的关键是如何寻求滑裂面，如何寻求滑裂面 上的平均抗剪强度和平均剪应力τ。
路基稳定性分析
•
边坡的稳定是一个比较复杂的问题，影响边坡稳
定性的因素较多，简单归纳起来有以下几方面：
(1)边坡体自身材料的物理力学性质
路基稳定性分析
条分法实际上是一种刚体极限平衡分析法。其基本思 路是：假定边坡的岩土体坡坏是由于边坡内产生了滑动面， 部分坡体沿滑动面而滑动造成的。滑动面上的坡体服从破 坏条件。假设滑动面已知，通过考虑滑动面形成的隔离体 的静力平衡，确定沿滑面发生滑动时的破坏荷载，或者说 判断滑动面上的滑体的稳定状态或稳定程度。
• 边坡稳定分析的方法比较多，但总的说来可分为 两大类，即以极限平衡理论为基础的条分法和以 弹塑性理论为基础的数值计算方法。
• 条分法以极限平衡理论为基础，由瑞典人彼得森 (K.E.Petterson)在1916年提出，20世纪30～40 年代经过费伦纽斯(W.Fellenius)和泰勒 (D.W.Taylor)等人的不断改进，直至l954年简布 (N.Janbu)提出了普遍条分法的基本原理，l955年 毕肖普明确了土坡稳定安全系数，使该方法在目 前的工程界成为普遍采用的方法。
路基稳定性分析
条分法的解
基本分析方法：
（1）假设可能的滑动圆弧的位置； （2）对滑动土体进行分条； （3）分析各土条的受力；
（4）分析整个滑动土体达到极限Hale Waihona Puke Baidu衡状态时的安全储备 K ；
（5）就多个可能的滑动面进行分析后，检验 K min 是否满足要求。
路基稳定性分析
条分法的解
取用同一安全系数KS（即假定各条块一起滑动），由 极限平衡条件得：
第六章 路基稳定性分析
对特殊路基的稳定性分析主要指：
高路堤、深路堑的边坡稳定 陡坡路堤的整体稳定 软土地基上的路堤稳定 浸水路堤稳定
路基稳定性分析
边坡稳定性概念 边坡一般是指具有倾斜坡面的土体或岩体，由于
坡表面倾斜，在坡体本身重力及其他外力作用下， 整个坡体有从高处向低处滑动的趋势，同时，由于 坡体土(岩)自身具有一定的强度和人为的工程措施， 它会产生阻止坡体下滑的抵抗力。一般来说，如果 边坡土(岩)体内部某一个面上的滑动力超过了土(岩) 体抵抗滑动的能力，边坡将产生滑动，即失去稳定； 如果滑动力小于抵抗力，则认为边坡是稳定的。
(4)边坡的加固措施
• 边坡的加固是采取人工措施将边坡的滑动传送 或转移到另一部分稳定体中，使整个边坡达到一种 新的稳定平衡状态，加固措施的种类不同，对边坡 稳定的影响和作用也不相同，但都应保证边坡的稳 定。
路基稳定性分析
本章的主要内容
6-1、基本分析方法 6-2、条分法的解 6-3、稳定性验算 6-4、路基稳定性的整治措施