第四章路基稳定性分析计算（路基工程）

第四章路基稳定性分析计算（路基工程）

路基工程

第四章路基稳定性分析计算4.1边坡稳定性分析原理

4.2直线滑动面的边坡稳定性分析

4.3曲线滑动面的边坡稳定性分析

4.4软土地基的路基稳定性分析

4.5浸水路堤的稳定性分析

4.6路基边坡抗震稳定性分析

一、边坡稳定原理：

力学计算基本方法是分析失稳滑动体沿滑动面上的下滑力T与抗滑力R，按静力平衡原理，取两者之比值为稳定系数K，即K=R T

1、假设

空间问题—>平面问题

（1）通常按平面问题来处理

（2）松散的砂性土和砾（石）土在边坡稳定分析时可采用直线破裂法。

（3）粘性土在边坡稳定分析时可采用圆弧破裂面法。

一、边坡稳定原理：

一般情况下，对于边坡不高的路基（不超

过8.0的土质边坡，不超过12.0m的石质边坡），可按一般路基设计，采用规定的边坡值，不做稳定性分析；

地质与水文条件复杂，高填深挖或特殊需

要的路基，应进行边坡稳定性分析计算，据此选定合理的边坡及相应的工程技术。

一、边坡稳定原理：

边坡稳定分析时，大多采用近似的方法，并假设：

（1）不考虑滑动土体本身内应力的分布。

（2）认为平衡状态只在滑动面上达到，滑动土体整体下滑。

（3）极限滑动面位置需要通过试算来确定。

二、边坡稳定性分析的计算参数：（一）土的计算参数：

1、对于路堑或天然边坡取：原状土的容重γ，内摩擦角和粘聚力

2、对于路堤边坡，应取与现场压实度一致的压实土的

试验数据3、边坡由多层土体所构成

时（取平均值）c = i=1n c i ?i

i=1n ?

i

tanφ= i=1n ?i tgφi

i=1

n ?i

γ= i=1n γi ?i

i=1n ?i

第一节边坡稳定性分析原理

二、边坡稳定性分析的计算参数：

（二）边坡稳定性分析边坡的取值：

对于折线形、阶梯形边坡：取平均值。

（三）汽车荷载当量换算：

边坡稳定分析时，需要将车辆按最不利情况排列，并将车辆的设计荷载换算成当量土柱高，以?0表示：

0=NQ

γBL

式中：

N—横向分布的车辆数（为车道数）；Q—每辆重车的重力，kN （标准车辆荷载为550kN）；L—汽车前后轴的总距；B—横向分布车辆轮胎最外缘之间的距离；

B=Nb+（N-1）m+d

式中：

b—后轮轮距，取1.8m；m—相邻两辆车后轮的中心间距，取1.3m；d—轮胎着地宽度，取0.6m；

三、边坡稳定性分析方法：

一般情况，土质边坡的设计，先按力学分析法进行验算，再以工程地质法予以校核，岩石或碎石土类边坡则主要采用工程地质法，有条件时可以力学分析

进行校核。第一节边坡稳定性分析原理

方法力学分析法

数解法

图解法或表

解法

工程地质法

直线法适用于砂土、砂性土（砂类土）

土的抗力以内摩擦力为主，粘聚力小，边坡破坏时，破坏面近似平面。

一、试算法：

K=R

T

=

N?f+cL

T

=

Qcosω?tanφ+cL

Qsinω

ω—滑动面的倾角；f—摩擦系数，f=tanφ；L—滑动面的长度；

N—滑动面的法向分力；T—滑动面的切向分力；c—滑动面上的粘结力；Q—滑动体的重力。

对于砂类土，可取c=0，K=tanφ

tanω

二、解析法：

K=2a+f cotα+2a(f+a)?cscα>1.25

a=2c

γH

，f= tanφ

一、圆弧滑动面的条分法：

圆弧法适用于具有一定粘结力的土，如粉性土，粉质粘性土等。

圆弧法的基本原理是将土体划分为若干竖向土条（一般8~10段，每段宽度一般为2~4m），依次计算每一土条沿滑动面的下滑力和抗滑力，然后叠加计算出整个滑动土体的稳定性。

力学分析法

圆弧法

适用性：粘性土的路堤与路堑。

一、圆弧滑动面的条分法：

圆弧法的基本原理与步骤

基本原理：将圆弧滑动面上的土体划分为若干竖向土条，依次计算每一土条沿滑动面的下滑力和抗滑力，然后叠加计算出整个滑动土体的稳定性。

计算精度：主要与分段数有关，分段越多越精确。基本假定：

①一般假定土为均质和各项同性；

②不考虑土体的内应力分布及各土条之间相互作用力

的影响；

③滑动面通过坡脚。

一、圆弧滑动面的条分法：

圆弧法的基本原理与步骤

基本步骤：

①通过坡脚任意选定可能发生的圆弧滑动面，半径为

R，沿路线纵向取单位长度1m。将滑动土体分成若干个一定宽度的土条（一般取2~4m）。

②计算每个土条的土重Gi，Gi分解为垂直于小段滑动

面的法向分力和平行于该面的切向分力

③计算每一小段滑动面上的反力，即内摩擦力和粘聚

力。

④以圆心O为转动圆心，半径R为力臂，计算滑动面

上各力对O点的滑动力矩和抗滑力矩。

⑤求稳定系数K值

一、圆弧滑动面的条分法：

再假定几个可能的滑动面，按上述步骤计算相应的稳定系数K，从中找出最小的稳定系数Kmin，对应的滑动面为极限滑动面，相应的稳定系数为极限稳定系数，其值应在1.25~1.5之间。

当Kmin小于容许稳定系数时，则放缓边坡，再按上述方法进行稳定性验算。

为了尽快的找到极限滑动面，减少计算量，根据经验，极限滑动圆心在一条直线上…

一、圆弧滑动面的条分法：

4.5H法确定圆心位置：

边坡计算高度H=?1+?0，由A点作垂直线，取深度为H确定G 点，

由G点作水平线，取距离为4.5H确定E点，即4.5H法。F点位置由角度β1和β2的边线相交而定，其中β1以AB’平均边坡为准，β2以B’点的水平线为准，如果不计荷载，则?0=0，B’由B代替，β1和β2取决于路基的边坡率。

二、条分法的表解和图解：

1、表解法

K=f?A+

c

γH

B

（已知φ、c、γ、m、H，由m可知A、B）2、图解法

取K=1.0（极限平衡条件下），令I=c

γH

I=1?Af B

一、临界高度的计算：1、均质薄层软土地基：H c =c