路基边坡稳定性分析
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 T1、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 ?ii=1n ?itanφ= i=1n ?i tgφii=1n ?iγ= i=1n γi ?ii=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=NQγBL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。
公路路基边坡稳定性及防治措施分析
中国高 新技术 企业
公 路 路 基 边 坡 稳定 性 及 防 治 措 施 分 析
静 文 /陈美凤 金 回建
【 要l 摘 通 过介 绍 公路 边 坡 问题 的研 究 现 状及 公 路 边坡 设 计 特 点 和要 求 , 并对 边 坡 岩体 的 变形 现 象 、 边坡
的 变 形 与 破 坏 、 稳 边 坡 的 判 断 等 方 面 进 行 了 分 析 阐 述 , 时 提 出 公 路 边 坡 防 护 从 设 计 到 施 工 , 紧 紧 抓 住 失 同 应 设 计 对 象 的 地 质 , 文 , 候 等 自 然 条 件 特 点 , 好 公 路 建 设 ,以 保 证 公 路 路 基 边 坡 的 稳 定 性 。 水 气 搞
【 键词 】 公 路路 基 边坡 稳 定性 防治措 施 关 路 基 是 路 面 结 构 的 基 础 . 些 年 道 路 工 程 技 术 人 员 在 路 基 研 究 差 , 又 处 于 受 力 最 大 之 处 , 整 个 坡 体 内 的 最 薄 弱 部 位 。 ( ) 坡 近 且 是 3在
卸 风 坡 方 面 取 得 了 许 多 突 破 性 的 进 展 。 路 基 强 度 及 稳 定 性 : 定 以 回 弹 模 体 应 力 、 荷 、 化 和 水 的 长 期 作 用 下 , 面 附 近 的 软 弱 基 座 岩 体 将 确
资 料 的 积 累 和 边 坡 工 程 实 例 的 增 加 . 得 可 视 化 建 模 在 边 坡 稳 定 性 部 因 素 , 降 雨 , 震 , 工 加 卸 载 等 。 使 如 地 人 评 价 和治 理 中的应 用 将 表现 出 较强 的 实用 性 和光 明 的应 用 前景 。
2 公 路 边 坡 工 程 设 计 的 特 点 和 要 求 、
路基边坡稳定性分析课件
影响因素
应对措施
1. 排水措施
2. 削坡减载
3. 边坡加固
4. 监测预警
边坡稳定性受多种因素影响,包括地质条件、边坡高度和坡度、降雨和地震等自然因素,以及边坡防护措施等人为因素。
针对该边坡,可以采取以下措施提高稳定性
设置排水沟或排水管,将地表水引出路基范围。
对边坡进行削坡减载,减小边坡高度和坡度。
优点与局限性
人工智能可以处理复杂的非线性关系和非直观因素,具有较高的预测精度和效率。然而,人工智能方法需要大量的高质量数据和合适的训练方法,对数据质量和模型选择有一定的要求。同时,解释性不如基于极限平衡理论和数值分析的方法明确。
04
CHAPTER
工程实例分析
某高速公路修建,位于山地丘陵地区,边坡高度在5-10m之间,坡度在40-60度之间。
国内研究现状
国外研究现状
02
CHAPTER
路基边坡稳定性分析基本理论
稳定性概念
路基边坡稳定性是指边坡在各种因素作用下,不会发生破坏或失稳的情况。稳定性是路基安全性的重要指标之一。
分类
根据边坡土质、水文条件、高度、坡度等因素,可将路基边坡稳定性分为岩质边坡稳定和土质边坡稳定两类。
破坏形式
路基边坡破坏主要表现为滑坡、崩塌、剥落等形式。其中,滑坡是最常见的破坏形式,是指边坡上的土体或岩体在重力作用下沿一定滑动面整体下滑的现象。
采用锚杆、钢筋混凝土框架等加固措施提高边坡稳定性。
设置监测点,定期监测边坡位移和沉降,及时发现安全隐患并采取应对措施。
05
CHAPTER
结论与展望
路基边坡稳定性对确保道路的安全和正常使用至关重要。
本次研究通过理论分析和数值模拟,揭示了不同因素对路基边坡稳定性的影响。
道路工程 第07章 路基边坡稳定性设计
(3)滑动面假定
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。 粘性土粘聚力较大,内摩擦角较小,破裂时滑动面近似 于圆曲面,平面力学模型采用圆弧。
———路基路面工程———
直线平面 :由松散的砂性土和砾石填筑。
曲面 :以粘性土填筑 。
1.25 (0.4663 a0 )0.5 2 a0 (0.4663 a0 )( 0.5 2 1)
———路基路面工程———
经整理得: 解得:
4a0 4.3655 a0 1.034 0
a0 0.2002
a0 2c H
2
由:
得:
H
2c 2 14.70 8.7m a0 16.90 0.2002
路基边坡稳定性设计
———路基路面工程———
图1 路堤边坡滑坡实况
———路基路面工程———
图2 路堑边坡滑坡实况
———路基路面工程———
———路基路面工程———
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第一节 边坡稳定性分析原理 与计算参数
———路基路面工程———
一、边坡稳定性分析原理
(1)岩石边坡 岩石路堑边坡稳定性取决于岩石的产状和地质构造特 征,岩体中存在的构造弱面,如层面,层理,断层, 节理等,是岩体中潜在的滑动面,一旦工程地质条件 向不利方向变化,岩体就会失稳形成滑坡。 (2)土质路基 令:T-土体的下滑力,F-抗滑力, K=F/T。 当K>1,稳定;K<1,滑动面形成,滑体下滑。考虑到 一些不确定性因素,为安全起见工程上常采用K= 1.2~1.5作为稳定的界限值。 滑动面有直线,曲线,折线三大类。
边坡稳定性分析方法
第二节边坡稳定性分析方法力学验算法和工程地质法是路基边坡稳定性分析和验算方法常用的两种方法。
1.力学验算法(1)数解法假定几个不同的滑动面,按力学平衡原理对每个滑动面进行验算,从中找出最危险滑动面,按此最危险滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。
此方法计算较精确,但计算繁琐。
(2)图解或表解法在图解和计算的基础上,经过分析研究,制定图表,供边坡稳定性验算时采用。
以简化计算工作。
2.工程地质法根据稳定的自然山坡或已有的人工边坡进行土类及其状态的分析研究,通过工程地质条件相对比,拟定出与路基边坡条件相类似的稳定值的参考数据,作为确定路基边坡值的依据。
一般土质边坡的设计常用力学验算法进行验算,用工程地质法进行校核;岩石或碎石土类边坡则主要采用工程地质法进行设计。
3.力学验算法的基本假定滑动土楔体是均质各向同性、滑动面通过坡脚、不考虑滑动土体内部的应力分布及各土条(指条分法)之间相互作用力的影响。
一、直线滑动面法松散的砂类土路基边坡,渗水性强,粘性差,边坡稳定主要靠其内摩擦力。
失稳土体的滑动面近似直线状态,故直线滑动面法适用于砂类土:如图2-2-4所示,验算时,先通过坡脚或变坡点假设一直线滑动面,将路提斜上方分割出下滑土楔体ABD,沿假设的滑动面AD滑动,其稳定系数K按下式计算(按边坡纵向单位长度计):验算的边坡是否稳定,取决于最小稳定系数Kmin的值。
当Kmin=1.0时,边坡处于极限平衡状态。
由于计算的假定,计算参数(r,Ψ,c)的取值都与实际情况存在一定的差异,为了保证边坡有足够的稳定性,通常以最小稳定系数Kmin≥1.25来判别边坡的稳定性。
但Kmin过大,则设计偏于保守,在工程上不经济。
当路堤填料为纯净的粗砂、中砂、砾石、碎石时,其粘聚力很小,可忽略不计,则式(2-2-3)变为:式(2-2-3)也适用于均质砂类土路堑边坡的稳定性验算。
二、圆弧滑动面法用粘性土填筑的路堤,边坡滑坍时的破裂面形状为一曲面,为简化计算,通常近似地假设为一圆弧状滑动面。
路基稳定性分析
E T 1 (N tan cL)
K
第四节 陡坡路堤稳定性分析
三.滑动面为折线滑动面
当滑动面为多坡地面时考虑,各土条剩余下滑力按下式计算:
Ei
Ti
Ei1
cos
i1
i
1 K
Ni Ei1 cos i1 i tani ci Li
Ti Qi sini Ni Qi cosi
第四节 陡坡路堤稳定性分析
四.增加陡坡路堤稳定性措施
开挖台阶,放缓边坡,减小下滑力; 清除坡积层,压实基底; 在路堤上侧开挖截水沟或边沟,阻止地表水流湿
润滑动面;
受地下水影响时,设置渗沟以疏干基底土层;
浸水路堤除承受车辆荷载和自重外,浸润线以下的土体还要
受到水的浮力和渗透动水压力的作用。作用方向指向土体内部, 有利于土体稳定,经过一定时间的渗透,土体内水位趋于平衡, 不再存在渗透动水压力。
浸水路堤水位变化
第三节 浸水路堤稳定性分析
动水压力的计算
D=IB0
D ——作用于浸润线以下土体重心的渗透动水压力,kN/m; I ——渗流水力坡降(取浸润曲线的平均坡降); ΩB——浸润曲线与滑动弧之间的面积,m2; 0 ——水的容重,kN/m3
第四章 路基稳定性分析
➢第一节 概述 ➢第二节 路基边坡稳定性分析 ➢第三节浸水路堤稳定性分析 ➢第四节 陡坡路堤稳定性分析
第一节 概述
一.路基边坡滑动破裂面的形状
边坡滑塌破坏时,会形成一滑动破裂面
砂类土及碎(砾)石土近似于平面 黏质土近似于圆弧面 有的土质可能是不规则的折面或曲面
第一节 概述
二.路基边坡稳定性分析的方法
第二节 路基边坡稳定性分析
4.路基稳定性的分析与计算
设作用于分条上的水平 总合力为Qi,则: 取滑面上能提供的抗滑 力矩为Mr,与滑动力矩M0之 比为安全系数k,则有:
其中:
15
瑞典法存在的问题: 滑面为圆弧面及不考虑分条间作用力的2个假设, 使分析计算得到极大的简化,但也因此出现一定误差: 1.滑动面的形状问题 现实的边坡破坏,滑动面并非真正的圆弧面。但大 量试验资料表明,均质土坡的真正临界剪切面与圆弧 面相差无几,按圆弧法进行边坡稳定性验算,所得的 安全系数其偏差约为0.04。但这一假定对非均质边坡, 则会产生较大的误差。 2.分条间的作用力问题 无论何种类型的边坡,坡内土体必然存在一定的应 力状态;边坡失稳时,还将出现一种临界应力状态。 这两种应力状态的存在,必然在分条间产生作用力, 通常包括分条间的水平压力和竖向摩擦阻力。
根据这一假定滑动面上的抗滑阻力t根据图在滑动面上沿着x轴建立平衡式这时滑动面上的下滑力s当边坡达到极限平衡状态时滑动面上的抗滑阻力与下滑力相等可根据上列两式相等的条件求得分条两侧边的土压力增值e21按竖直方向上的平衡条件可以求得滑动面上的法又根据水平方向的平衡条件可求得整个边坡的安全系数为
1
边坡滑坍是工程中常见的病害之一。路基的稳定 性包括:①边坡稳定;②基底稳定;③陡坡上路堤整体 稳定。 这一讲主要介绍边坡稳定性分析方法。此外,还 将介绍浸水路堤以及地震地区路基稳定性问题。
分析时,可按单向固结理论进行计算。当边坡上的地 表不存在附加荷载或附加荷载下地基已达到完全固结, 或者是计算岩质边坡的稳定性时,则不必考虑超水压 力对边坡稳定性的影响。 地下水渗透压力的计算比较麻烦,在工程设计中, 通常有2种作法,即精确解和简化计算法。 1.精确解 通过对流线的数学分析或 根据试验,计算出各点的流速, 可得到比较精确的解。但计算 比较麻烦,工程中通常不采用。 2.简化计算法 基于任一点的渗透压力等于静水压力来进行分析, 简化计算法能满足工程设计要求,常被工程设计 18
第三章-边坡稳定性分析
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。
M 滑动 (Ti Ti)R
⑤求稳定系数k
⑥再假定几个可能的滑动面,计算相应k值 在圆心辅助线MI上绘出,稳定系数k1, k2……kn对应于O1,O2……On的关系曲线K=f (O)与曲线f(O)相切即为极限滑动面kmin 在1.25~1. 5之间 ⑦稳定系数k取值 [k]=1.25~1.50
第三章 边坡稳定性分析
c 5 ~ 20KPa
第一节 概述
路基在常年大气雨雪的作用下,土的粘聚 力和内摩擦角减小,边坡可能出现滑坍失 稳。因此,高填深挖路基、桥头引道和沿 河路堤等都要作稳定性验算。
一、边坡稳定原理与方法
(一)边坡稳定原理 1、破裂面 (1)用力学方法进行边坡稳定性分析时, 为简化计算,都按平面问题处理 (2)松散的砂性土和砾石内摩擦角较大, 粘聚力较小,破裂面近似直线破裂面法。 (3)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,采用圆弧破裂面法
※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)边坡稳定分析的边坡取值
边坡稳定分析时,对于折线形边坡或阶梯 形边坡,在验算通过坡脚破裂面的稳定性 时,一般可取坡度平均值或坡脚点与坡顶 点的连线坡度。
(三)汽车荷载当量换算
路基承受自重作用、车辆荷载(按车 辆最不利情况排列,将车辆的设计荷 载换算成相当于土层厚度h0 ) h0称为车辆荷载的当量高度或换算高 度。
当计算k小于容许值[k]应放缓边坡,重新拟 订横断面,再按上述方法进行边坡稳定性分析
2、危险圆心辅助线的确定
(1)4.5H法 ①由坡脚E向下引垂线量取路堤高H ②由F沿水平线量取4.5H设M ③计算平均边坡io,并连接ES虚线,在E点作与边坡夹角β1,S点作 与水平线夹角β2的两直线EI、SI交与I点 ④连接MI并向外延伸 ,则此线即为圆心辅助线, 4.5H法精确,用于分析重要建筑物的稳定性
第三章--边坡稳定性分析
验算方法
⑴ 将土体按地面变
T1
坡点垂直分块后自 α1 W 1 N1
上而下分别计算各 E1
τ1
土块的剩余下滑力.
α1 α2
E2
T2
W2 N2
τ2
E1 α1
⑵自第二块开始, 均需计入上一条块剩余下滑力对本条块的作用 把其当作作用于本块的外力,方向平行于上一块土体滑动面。
⑶Ei计算的结果若出现负值,计算Ei+1时,公式中Ei以零值代入。
cL
N
A ω θ Ntgφ W
H
K f G cos cL G sin
10
二、解析法
D B
θ
K f G cos cL G sin
H
1:m T
cL
N
A ω θ Ntgφ W
因G HL sin( )则
K
f
2
ctg
sin
2c
H
sin(
sin ) sin
令 0
2c
H
K ( f 0 )ctg
②土的极限平衡状态只在破裂面上达到,破裂面的位置要 通过计算才能确定。
力学分析法主要包括:圆弧滑动面法、平面滑动面法、 传递系数法等。
8
§ 3.2 直线滑动面的边坡稳定性计算
K min K
一、试算法
T
KR T
θ ω
N W
K W cos tan cL W sin
纯净砂类土 c = 0,则
15
◆ 计算稳定系数
①切向力
o
Ti x Qi sin i
R
'
i
i'
10 1:m2
E
98
公路路基边坡稳定性的分析与防护措施
公路路基边坡稳定性的分析与防护措施本文在主要分析公路边坡稳定性破坏形式及原因以及介绍了边坡稳定性分析原理与方法,提出相对合理的公路路基边坡稳定性的防护措施。
标签:公路路基边坡;稳定性;破坏形式及原因;原理;防护措施1 公路路基边坡破坏形式及原因公路路基边坡受岩性、构造等地质条件和风化、水的渗入和冲刷等自然地质作用以及人工开挖等工程活动的影响,常出现坡面变形和整体失稳破坏两类工程灾害。
1.1 公路路基的坡面变形坡面变形是指路堑(或路堤)边坡坡面的局部破坏,包括风化剥落和碎落、冲刷以及表面滑塌等类型。
剥落是指路基边坡的表层岩体、土体在长期遭受风化、雨水冲刷以及自身重力作用下,部分岩块、土屑逐渐沿着边坡下跌、滚落,并最终沉积在坡底的现象。
坡面冲刷是雨水顺坡面流动时将松散的颗粒带走,而在坡面上冲刷出一条带状小纹沟。
一条条顺坡面排列的细长的沟槽,将坡面分割得支离破碎。
这些变形进一步发展,可以导致路堑或路堤更大规模的破坏。
表层滑塌是由于边坡上有地下水出露,形成点状或者带状湿地,产生的坡面表层滑塌的现象。
此类破坏由雨水浸湿、冲刷也能产生。
它往往还是路基边坡更大规模变形破坏的前奏。
1.2 公路路基的整体失稳公路路基的整体失稳是指边坡的整体溜方和滑坡。
溜方是由于少量土体沿土质边坡向下移动所形成,即边坡上薄的表层土下溜,通常是由于降水、降雨等流动水冲刷边坡或施工不当而引起的。
滑坡是指大量土体和岩体在重力作用下沿边坡的某一滑动面滑动,主要是因土体的稳定性不足引起的。
路堤边坡发生滑坡的主要原因是边坡坡度过陡或坡脚被挖空,或填土层次安排不合适等;路堑边坡发生滑坡的主要原因是边坡高度和坡度与天然岩土层次的性质不相适应。
2 路基稳定性的分析方法和边坡稳定性破坏机理2.1路基边坡稳定性分析方法可分为两类,即力学分析法和工程地质法。
2.1.1 力学分析法路基边坡稳定性力学分析方法主要有两种数解法和图解或表解法。
数解法是指假定几个不同的滑动面,按力学平衡原理对每个滑动面进行边坡稳定性分析,从中找出极限滑动面,按此极限滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。
5章 路基边坡稳定性分析
6)圆心的确定
用条分法验算土质边坡稳定性时,圆心位置通常
在一条辅助线上,此辅助线的确定有4.5H法、36度法
等。
4.5H法步骤(考虑荷载换算土层高度ho):
①由坡脚E向下引垂线,量取路堤高H(H=h+ho), 确定F点
②由F点作水平线,量取4.5H确定M点
,当量高度h0的计算式为:
NQ
h 0 LB
式中: h0――当量高度,m
N――横向分布的车辆数,即:并列车辆数,双车道 N=2,单车道N=1
Q――每一车辆重量(标准车辆荷载为550KN),kN
L--前后轮最大轴距,按《公路工程技术标准》 (JTG B01-2003)规定对于标准车辆荷载为12.8m
1、基本假设
1)破裂面以上的不稳定土体是沿破裂面作整体滑 动,不考虑其内部的应力不均匀分布和局部移动; 2)土的极限平衡状态在破裂面上达到; 3)最危险滑动面位置通过试算来确定。
2、土体计算参数的确定和车辆荷载的换算
1)土体计算参数的确定
n
对于路堑或天然土坡稳定分析需 c
c ih i
36º线法二:由坡顶E作与 水平线成36o角的线EF, 则EF为辅助线。
两者相比:36度法简便,但精度不及4.5H 法。
一般边坡宜采用36度法,以求简单。 但 4.5H法精确,常用于分析重要建筑物的稳定 性,两者均适用于边坡为1:1~1:1.73( 45~30度)、坡顶水平、滑动圆弧通过坡脚 的情况。
1
H
权平均法求得。
2)验算边坡的取值
边坡稳定性验算时,对于折线形或阶梯形边坡,一般可
取平均值,或取坡脚点和坡顶点的连线。
路基第四章路基边坡稳定性设计说明
BD
A 深路堑
沿直线形态 滑动面下滑
D
A
陡坡路堤
假定AD为直线滑动面,并通过坡脚点A,土质均匀,取 单位长度路段,不计纵向滑移时土基的作用力,可简化
成平面问题求解。
一、试算法
由图,按静力平衡得:
K= R N f cL Q cos tan cL
T
T
Q sin
ω——滑动面的倾角;
B
D
f——摩擦系数,f=tanφ;
L——滑动面AD的长度; H
R
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。
T αω
A
ω
N Q
直线滑动面上的力系示意图
K= R N f cL Q cos tan cL
T
T
Q sin
滑动面位置ω不同
力学分析法:数解方法 ★
似 解
图解法:图解简化
基本方法:
抗滑力
稳定系数 K= R T
<1:边坡不稳定
K =1:极限平衡状态 >1:边坡稳定,工程上一般规定K≥1.20~1.25
行车荷载是边坡稳定的主要作用力,换算方法:
行车荷载换算成相当于路基岩土层厚度,计入滑动体的 重力中;换算时按荷载的不利布置条件,取单位长度路段。
Kmin 2a f ctg 2 a f a csc
cotα=0.5,α=63026′ cscα=1.1181 f=tan250=0.4663, a=2c/γH=0.2778
Φ=250, c=14.7kpa, γ=17.64
H=6m
Kmin 2a f ctg 2 a f a csc
路基边坡稳定性评价分析
路基边坡稳定性的评价分析摘要:路基是路面结构的支撑体,在实践中常常出现的路面损坏现象大部分都是由于路基强度不足,稳定性变差,在外荷载作用下产生过量变形所致。
路基的施工质量是获得坚实而又稳定的路基和保证路基路面整体具有良好使用性能的关键。
如何快速可靠地进行路基施工质量的评价、有效地进行路基施工过程的质量控制和及时消除路基施工的质量隐患,是确保高等级公路路基路面质量和使用寿命的关键技术之一。
本文结合实例,对杭徽高速公路临安汪家埠至昌化段的路基基础进行评价。
关键字:路基基础评价稳定性一、工程概况杭徽高速公路临安汪家埠至昌化段,全长67.992km,路线起于汪家埠,经青山、青山水库、牧家桥、锦城、玲珑、徐家坞、化龙、章东、横塘岭、藻溪、上肇、下肇、松溪、大吉岭、赤兰畈、於潜、太阳、下玉山、界头、芦岭,终于昌化。
其中汪家埠-徐家坞段(k21+100~k44+712)为新建路段,徐家坞-昌化段(k44+712~k89+092)为利用现02省道一级公路改高速公路段。
路基宽度:新建段33.5m,改建段22.5m,桥涵与路基同宽。
二、路基基础评价1、填方路基主要分布于山间河谷冲积平原,山间河谷及两侧坡麓地带。
路基土主要有第四系冲洪积亚粘土、含角砾(碎石)亚粘土、含亚粘土角砾(碎石)和第四系残坡积含角砾(碎石)亚粘土、含亚粘土角砾(碎石)及风化基岩。
地表农田区分布有薄层软塑状耕植土和池塘底部薄层流塑状的淤泥,另在汪家埠、柯家村、杨岱村分布有少量软塑状亚粘土,其埋深>5m,层厚2.0m~8.0m,除此之外未发现其它软弱层。
区段内,路基土工程地质条件较好,土层压缩性低,强度较高,地基土承载力在180~400kpa之间。
大部分需清除表层浮土和塘泥,经压实后直接作为路基持力层。
路基处理措施:⑴清除表层浮土压实后再堆填。
⑵基底坡度大于1:5的山坡地带,宜挖台阶,台阶宽2m,阶面内倾2%-4%。
台阶面岩为松散岩类,应压实后再堆填。
路基边坡稳定性分析计算
4 路基边坡稳定性分析计算
一、适用条件
直线法
1. 砂类土的路堤和路堑; 2. 有近似直线的软弱夹层的路堑; 3. 单坡的陡坡路堤。
4 路基边坡稳定性分析计算
二、数学表达式
由于砂类土的粘结力C很小,若取C=0,则上式为:
4 路基边坡稳定性分析计算
三、稳定性分析步骤 1. 均质砂类土路堤边坡(试算法) ⑴ 先假设几个破裂面,按上式计算对应的稳定系数Ki;
>1,稳定
k
抗滑力(矩)= 下滑力(矩)
=1,临界
<1,不稳定
稳定系数:
4 路基边坡稳定性分析计算
第一节 边坡稳定性分析原理与方法
三、边坡稳定性分析的计算参数
1.土的计算参数
c、、,γ :填土-路堤一致,天然-路堑
多层土体:利用加权平均法
c 1
H
n
ci hi
i 1
tg 1
Hபைடு நூலகம்
n
h itgi
i 1
缺点:不能分析下滑体的中的真实内力和反力,不能得到其中 的应力和变形,只有一个安全系数。
4 路基边坡稳定性分析计算
第一节 边坡稳定性分析原理与方法
二、边坡稳定性分析原理
4.边坡稳定性计算方法
直线法 砂土、砂性土
土质:圆弧法 条分法 粘性土 极限平衡法(考虑了安全系
数)
表解法 石质:工程地质比拟法 5.评定指标
4 路基边坡稳定性分析计算
⑵ 绘制ωi-Ki曲线图
⑶ 在图中确定最小Kmin以及相应的极限破裂角ω0 ⑷ 稳定性判断:Kmin≥[K]=1.25~1.5
4 路基边坡稳定性分析计算
2. 均质砂类土路堑边坡(解析法)
其中:
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路基边坡稳定性分析
【摘要】简要介绍了路基边坡稳定性分析的一些常用方法、基本原理及其适用范围,探讨路面边坡稳定技术的发展,为进一步研究路基边坡稳定性问题理清了思路。
【关键词】路面边坡;稳定性;分析
路基边坡稳定性分析方法按破坏类型大致可以分为以下两大类:力学分析法和工程地质法。
1.力学分析法
1.1数解法
该方法是假定几个不同的滑动面,按力学平衡原理对每个滑动面进行边坡稳定性分析,从而找出极限滑动面,按此极限滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。
按滑动面的形状可以分成平面破坏(直线破裂面)和非平面破坏(圆弧破裂面)。
1.1.1平面破坏的边坡稳定性分析
平面破坏的边坡稳定性分析方法:分为无张拉裂隙坡体的稳定性分析及有张拉裂隙坡体的稳定性分析。
所谓无张拉裂隙平面破坏:是坡体土沿一近似直线的破裂面滑动,从而发生滑移破坏。
有张拉裂隙坡体破坏是由于收缩及张拉应力的作用,在边坡坡顶附近或坡面,可能发生裂隙,从而产生的滑移破坏。
平面破坏的边坡稳定性分析方法适用于砂土和砂性土(两者合成砂类土),土的抗力以内摩擦力为主,粘聚力甚小,边坡破坏时,破裂面近似为一直线。
1.1.2非平面破坏的边坡稳定性分析
所谓非平面破坏,是指边坡在外力和自身重力的作用下,坡体沿不规则的破裂面发生滑动,从而产生滑移破坏。
其分析方法分为圆弧滑面分析法和非圆弧面分析法。
最典型的圆弧滑面的稳定性分析法有:瑞典条分法(W. Fellenius)和毕肖普法(A.W.B shop Method)。
瑞典条分法假定土坡稳定分析是一个平面应变问题,因此其滑面是圆弧形。
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,而后叠加计算出整个滑动体的稳定性。
非圆弧滑动面的稳定分析方法主要有詹布法(N. Janbu):此法为考虑非圆弧滑动面的“普遍条分法”。
其做了如下2个假定:(1)每个土条都与土坡都具有相同的安全系数;(2)推力线的位置假定已知。
以上非平面破坏的边坡稳定性分析法主要适用于粘性土,土的抗力以粘聚力为主,内摩擦力较小,边坡破坏时,破裂面为近似的圆柱体。
1.2图解或表解法
该方法是在计算机和图解分析的基础上,制定成图或表,用查图或查表法进行边坡稳定性分析。
此法简单,但不如数解法精确,主要的图解法有以下2种。
1.2.1诺模图法
该法就是利用一定的诺模图或关系曲线来表征与边坡稳定有关参数间的关系,并由此求出边坡稳定安全系数,或根据要求的安全系数及一些参数来反分析其它参数(结构面倾角,坡角,坡高等)的方法。
1.2.2投影图法
该法就是利用赤平极射投影的原理,通过作图来直观地表示出边坡变形破坏的边界条件,分析不连续面的组合关系,可能失稳岩土体形态及其滑动方向等,进而评价边坡的稳定性,并为力学计算提供信息。
常用的有赤平极射投影图法、实体比例投影图法、投影图法等。
2.工程地质法
主要工程地质法有以下2种。
2.1自然(成因)历史分析法
该方法主要根据边坡发育的地质环境、边坡发育历史中的各种变形破坏迹象及其基本规律和稳定性影响因素等的分析,追溯边坡演变的全过程,对边坡稳定性的总体状况、趋势和区域性特征作出评价和预测,对已发生滑坡的边坡,判断其能否复活或转化。
它主要用于天然斜坡的稳定性评价。
2.2工程类比法
该方法实质上是利用已有的自然边坡或人工边坡的稳定性状况及其影响因素、有关设计等方面的经验,并把这些经验应用到类似的所要研究边坡的稳定性分析和设计中去的一种方法。
2.3边坡稳定性分析数据库和专家系统
边坡工程数据库是收集已有的多个自然斜坡、人工边坡实例的计算机软件。
它按照一定的格式,把各个边坡实例的发育地点、地质特征(工程地质图、钻孔柱状图、岩土力学参数等)、变形破坏影响因素、形式、过程、加固设计,以及边坡的坡形、坡高、坡角等收录进来,并有机地组织在一起。
边坡稳定分析设计专家系统就是进行边坡工程稳定性分析与设计的智能化计算机程序。
它把某一位或多位边坡工程专家的知识、工程经验、理论分析、数值分析、物理模拟、现场监测等行之有效的知识和方法有机地组织起来,建成一个边坡工程知识库,结合相关学科不同专家的知识进行推理和决策,对所研究的对象(边坡)进行稳定性评价。
3.结束语
边坡稳定分析方法很多,不同边坡可采用不同的分析方法。
不同的分析目的与精度要求也有不同的方法与之适应。
在工程初期基本资料不充分,分析精度要求不高的情况下,对粘性土质边坡采用刚体极限平衡理论中的圆弧法分析;对于无粘性土边坡可采用相应的平面法;对岩质边坡可采用刚性块体稳定分析法或毕肖普法(A.W.B shop Method)。
在技术设计或施工设计阶段,分析精度要求高,分析所需的资料也较充分,可采用较精确的连续介质力学方法——有限单元法或离散介质力学方法——离散单元法分析。
对于可滑动边坡的稳定性分析,采用条分法来得更直接、方便,对于某些滑动可能性不大但变形要求高的边坡则必须采用变形介质假定下的分析方法——有限元法,包括弹塑性有限亢分析,粘弹塑性有限元分析及渗流有限元分析等。
对于地震、爆破等动荷载作用下边坡的稳定性分析及其滑速、涌浪分析及渗流应采用有限元动力大位移模型分析。
随着岩土力学参数由过去主要由实验室试验和现场确定发展成多种方法综合确定的方法,如数值反分析法、野外抽样与统计推断技术等,特别是有关结构岩体特性研究的进展,使得岩质边坡的数值计算结果更为可靠。
目前人们已可以在计算机上再现岩体的裂隙网络,确定节理网络状态下的渗流特征,定量评价岩体的质量、力学参数进而确定边坡的稳定性。
引入损伤、断裂概念及大变形理论能使数值计算结果更加精确,块体理论、离散单元法让我们能够在计算机上模拟边坡运动的特征与失稳过程,运用可靠度方法、网络理论和动态规划原理、随机模糊有限元可以较好地处理裂隙介质力学几何参数的随机性、模糊性,使稳定性计算成果更为合理等等。
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【参考文献】
[1]高民欢,李辉等.高等级公路边坡冲刷理论与植被防护技术[M].北京:人民交通出版社,2005.
[2]邓学均.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2004.。