第三章路基稳定性分析解析

（1）施工期稳定分析：采用cu、Φu（直剪快剪或三轴不排水剪） （2）运营期稳定分析：新建路堤采用ccu、Φcu（直剪固结快剪或三轴固结不排水剪）;
已建成路堤采用cu、Φu（直剪快剪或三轴不排水剪）
※路堤各层填料性质不同时，所采用验算数据可按加权平 均法求得。
（二）路堤上汽车荷载的换算
1.当量土柱高度
（二）挖方高边坡
——土质高于20m，岩质高于30m或不良地质地段挖方边坡
基于地质勘察，针对可能的破坏形式
1.规模较大的碎裂结构岩质边坡和土质边坡采用简化Bishop法； 2.可能产生直线形破坏的边坡采用平面滑动面 法； 3.可能残生折线形破坏的边坡采用不平衡推力法； 4.对于结构复杂的岩质边坡，可配合采用赤平投影法和、实体比 例投影法和楔形滑动面法； 5.针对工况采用不同的外力组合和安全系数。 （1）正常工况——天然状态下的工况； （2）非正常工况Ⅰ——暴雨或连续降雨状态； （3）非正常工况Ⅱ——地震
分布于整个路基宽度上
（三）边坡的取值
B
E
D C
A
1:n
1:n 1:n
h1
h2
Leabharlann Baidu
h
h3
三、边坡稳定性分析方法
※力学分析法
1.数值分析法—假定几个滑动面，按照力学平衡原理分析验算， 找出极限滑动面。 2.图解或表解法—在计算机或图解的基础上，制定图或表，用查 图或查表来进行，简单不精确。
※工程地质类比法
2.条分法分类
1）简化条分法 ①简单条分法（Fellenius法/瑞典法） ②简化Bishop条分法
2）严格条分法 ③Janbu普遍条分法 ④Spencer法
3.简化Bishop条分法假定
①土体均质，各向同性 ②各土条间传递水平推力，不传递竖向剪力 ③忽略水平推力作用点的位置
4.圆弧法基本步骤
将车辆布置于路堤上，车辆的设计荷载换算成相当于土层厚度h0
公路—Ⅰ级和公路—Ⅱ级汽车荷载，L=12.8m
B——横向分布车辆轮胎外缘之间总距，m
B Nb （N 1）d
b——每一辆车轮胎外缘之间的距离，m d——相邻两辆车轮胎之间的净距，m
2.荷载分布方式
⑴可分布在行车道宽度范围内 ⑵考虑实际行车有可能偏移或车辆停放在路肩上，也可认为当量土层
6）再假定几个可能的滑动面，计算相应k值，由辅助线求取Kmin
4.5h法
36º法
可以用求驻点的办法求最危险破裂面吗？
（三）不平衡推力法（传递系数法/推力传递法/剩余下滑力法）
Ei
WQi
1 Fs
cili
WQi
cosi
Ei1 i1
i1
cos(i1
i )
1 Fs
sin(i1
i ) tani
四、各种方法的应用——针对不同的填方土质和可能的破坏形式
（一）填方高边坡
1.砂性土边坡：平面滑动面 法验算； 2.粘性土边坡或软弱地基：圆弧法（宜于使用简化Bishop法） 验算路堤稳定性和路堤——地基整体稳定性。 3.针对工况考虑其他外力影响和安全系数 （1）施工期 （2）运营期——新建成和已建成 （3）集中降雨、浸水路堤（考虑渗透动水压力和浮力）和地震 （考虑地震力）
第三章 路基稳定性分析
针对问题：1.边坡失稳 2.陡坡路堤的失稳 3.地基失稳
第一节 边坡稳定性分析
一、边坡稳定性分析原理——静力平衡
（一）静力平衡的基本假定
1.对边坡稳定性进行力学分析时，为简化计算，都 按平 面问题处理 2.不考虑滑动主体本身内应力的分布 3.认为平衡状态只在滑动面上达到，滑动土体整体下滑 4.极限滑动面位置通过试算来确定
当土条滑弧位于路堤中时：
Ki
ctibi
(Wti Qi ) tan ti
mai
当土条滑弧位于地基中时：
Ki
cdibi
Wdi
tan di
U (Wti mai
Qi ) tan di
m i
cosi
sin i tan i
Fs
式中：bi——各个土条的宽度 U——地基平均固结度（0～1.0）
式中凡是标注脚标t者，表示路堤部分的各项参数；凡是标注 脚标d者,表示地基部分的各项参数。
1）通过坡脚任意选定可能滑动面AB，半径为R，纵向单位长 度，滑动土体分条（5~8）
2）计算每个土条重Gi（土重、荷载重）垂直滑动面法向分力
3）计算每一段滑动面抵抗力NitgΦ（内摩擦力）和粘聚力cLi （Li为1小段弧长）
4）以圆心o为转动圆心，半径R为力臂。计算滑动面上各点对o 点的滑动力矩和抗滑力矩。
T
Q sin
tan
3.直线破裂的路堑或已知破裂面需要反求边坡的情况分析
K F Q cos tan cL
T
Q sin
( f a) cot a cot( )
Kmin (2a f )cot 2 a( f a) cos
f——土体内摩擦系数， f tan
a——参数，a 2c / h
（二）破裂面的假定
1.松散的砂性土和砾石内摩擦角较大，粘聚力较小，滑动 面近似平面，平面力学模型采用直线。
2.粘性土粘聚力较大，内摩擦角较小，破裂时滑动面为圆 柱形、碗形，近似于圆曲面，平面力学模型采用圆弧
二、边坡稳定性分析的计算参数
（一）所需土的试验资料 1.对于路堑天然边坡或地基部分，取原状土，测其容重γ，内 摩擦角Φ，粘聚力c，根据实际情况采用原位剪切试验、直剪 试验或三轴试验。 2.对路堤边坡：取与现场压实度一致的压实土试验数据
5）求稳定系数（简化Bishop法）
Fs
Mr Ms
R( R
ci Li ni tan i ) (Wi Qi ) sin i
Ki
(Wi Qi ) sin i
式中：Wi——第i土条重力；
αi——第i土条底滑面的倾角；
Qi———第i土条垂直方向外力；
Ki———系数，由土条所在位置分别按照下式计算。
根据不同土类及其所处的状态，经过长期的生产实践和大量的 资料调查，拟定边坡的稳定值参考数据，在设计时，将影响边 坡稳定的因素作比拟，采用类似条件下的稳定边坡值。
（一）平面滑动面法
K F Q cos tan cL
T
Q sin
1.路堤情况 的极限破裂 面
2.纯砂土路基情况分析
K F Q cos tan cL tan
C B
其他符号意义同前
h ΦΘ
A
（二）圆弧——条分法
粘性土滑坍时破裂面为曲面近似为圆弧滑动面 1.基本原理 1）将圆弧滑动面上土体划分为若干竖条 2）依次计算每一土条沿滑动面的下滑力和抗滑力 3）叠加计算整个土体的稳定性
计算精度与分段数有关越大越精确，一般为8～10段。结 合横断面特性，划分在边坡或地面坡度变化处以简化计算。