第5.7节 路基边坡稳定性设计

五、浸水路堤边坡稳定性分析 浸水路堤定义： 建筑在桥头引道、河滩及河流沿岸，受季 节性浸水或长期浸水的路堤。
（一）浸水路堤的特点
1. 边坡稳定性受水位升降影响
图5-42 水位涨落时土体内的浸润曲线 A——水位上涨时；B——水位降落时
五、浸水路堤边坡稳定性分析
（一）浸水路堤的特点
1. 边坡稳定性受水位升降影响
第七节 路基边坡稳定性设计
堆填路堤引起滑坡
万梁高速公路大荒田 西砂泥岩顺层滑坡
武隆仙女山顺层边坡
宝成铁路K190第三次滑坡后全貌
一、概述
路基边坡稳定性设计的对象：
(1)高填方路堤、深挖方路堑 (2)陡坡路堤 (3)浸水路堤、滑坡体等不良工程地质和水文地质条 件下的路基边坡。
一、概述
路基边坡稳定性设计的任务：
平面问题与三维问题
复习思考题
3、在路基边坡稳定性验算中，不平衡推力传递法适用 于 ( ) A.滑动面为折面的边坡 B.滑动面为曲面的边坡 C.滑动面为任意形状的边坡 D.滑动面为圆弧面的边坡 4、路堤填料为粘性土时，验算路堤稳定性的方法为 （ ） A.圆弧法； B.直线法； C.传递系数法； D.36°法 5、砂砾类材料组成的路堑边坡，验算其稳定性的方法 是 ( ) A. 圆弧法； B. 36°法； C.传递系数法； D.直线法
' T T i i
R( Ti Ti ' )
f Qi cos i cL
Q
i
sin i
四、折线法（又称为传递系数法） 1、适用条件： 适用于滑动面为折线或其他形状的边坡、 滑坡、黄土路基或成层状构造的土石边坡稳 定性验算。
四、折线法（又称为传递系数法） 2、判断边坡稳定性的指标： 剩余下滑力。 剩余下滑力E是土体下滑力T与抗滑力R之差并 计入稳定系数K（取1.25～1.5）。即： E=T-R/K
n i hi i 1 n hi i 1
4、荷载当量高度计算 当量土柱高度:以压力相等的土层厚度替代行 车荷载。 （下图）
当量土柱高度
NQ h LB
0
二、直线法分析路基边坡稳定性 1、适用条件 砂类土（砂土与砂性土），此类土质边坡 在失稳破坏时破裂面基本为平面，故分析时 可采用直线法。 2、均质砂类土路堤边坡 以稳定系数K值来判断边坡稳定性。
图5-43
两侧水位出现高差时堤身内的渗透浸润曲线
2. 边坡稳定性与路堤填料透水性有关 粘土路堤 砂砾石路堤 当水位涨落时产生的动水压力小，验算路基边 坡稳定性时可不予考虑。 中等透水性的亚砂土、亚粘土路堤在水位 涨落时会受到动水压力显著作用，分析边 坡稳定性是应予考虑。
浸水路堤填料应进行正确选择并采取合理的施 工工艺，尽量减小水位变化对路堤带来的 不利影响。
根据假定滑动面形状的不同，又将其分为直线 法、圆弧法和折线法三种。 极限平衡法的假设： 1)破裂面上的滑动土体视为刚体沿破裂面作 整体移动，不考虑其内部应力分布情况和局部 移动。 2)土体极限平衡状态只在滑动面上达到。 3)为简化计算，通常都按平面问题来处理。 工程地质法又称为类比法，根据大量已成工程经 验数据拟定边坡稳定的参考坡值。
二、直线法分析路基边坡稳定性 3、均质砂类土路堑边坡 以稳定系数K值来判断边坡稳定性。
天然休止角
三、圆弧法分析路基边坡稳定性 1、适用条件： 圆弧法适用于粘性土组成的路堤或路堑边坡稳定 性验算。
2. 验算假定 1)边坡土体内产生的破裂面为圆柱面； 2)计算时不考虑土条间的作用力； 3)稳定系数为破裂面上全部抗滑力矩与下滑力矩 之比。 3. 分析步骤 1)确定滑动面圆心 2)计算稳定系数K K = 抗滑力矩/下滑力矩＝MR/MS 3)判断边坡稳定性 若Kmin≥[k] [k]=1.25～1.5，则边坡稳定，否 则应放缓边坡或采取其他措施。
复习思考题
6、用圆弧法验算路基边坡稳定性时，确定圆弧滑动 面圆心辅助线的方法为（ ） A.路基宽度法； B.路基高度法； C.4.5H法； D. 45°法 7．折线法判断边坡稳定性的指标是（ ） A.抗滑稳定系数 B. 滑动安全系数 C.剩余下滑力 D.传递系数 8.对于用砂砾石填筑的路堤，若略去其粘聚力不计， 边坡稳定性系数K>1时，则说明（ ）。 A．边坡处于极限平衡状态 B．边坡不稳定 C．边坡稳定 D．无法确定
(1)对路基边坡稳定性进行分析、验算，判断其稳定 性 (2)寻求安全可靠、经济合理的路基结构形式和稳定 的边坡值，或采取相应的加固措施。
1、影响路基稳定性的因素 1) 土质
1、影响路基稳定性的因素 2) 水的影响
3) 边坡的几何形状
4) 活载增加
5) 地震及其他动荷载影响
2、边坡稳定性设计方法 研究、分析路基边坡稳定性的方法很多， 分为力学验算法和工程地质法两大类。 力学验算法又称为极限平衡法，按力学平 衡原理判断稳定性。？？ 极限平衡法 塑性极限分析法(能量法) 数值分析法
抗滑力 R Q cos tan cL K ＝ 下滑力 T Q sin
当K>1时，土楔体稳定； 当K=1时，土楔体达到极限平衡状态； 当K<1时，土楔体不稳定，将沿坡面向下滑 动。
考虑到力学计算法是建立在一定的假设基 础上、土工实验取得的基础计算参数具有一 定局限性、施工产生的偏差以及其他因素影 响的复杂性等，同时考虑工程经济性，K值一 般取用1.25～1.5。
3、路基边坡稳定性验算基本参数 粘聚力c、内摩阻角φ及土的容重γ是力学验算 法的基本计算参数，这些参数应在实际工程处于最 不利情况时现场取样进行实验确定。当所分析边坡 为多层不同性质土类组成时，采用平均加权法确定 上述参数值。
c
n n ci h hi tan i i i 1 i 1 .......... .......... .. tan n n hi hi i 1 i 1
（三）浸水路堤稳定性验算
动水压力
（三）浸水路堤稳定性验算
M R ( f N cl ) R K MS R T D r
( f C N C f B N B cC l C c B l B ) R ( TC TB ) R Dn rn
( f C N C f B N B cC l C c B l B )
T T
C
B
D
n
n
R
复习思考题
一、填空题 1、浸水路堤外两侧水位上涨时，堤内水位的比降曲 线成 形，此时动水压力对路堤边坡稳定性 。 2、路基边坡稳定性分析方法中的圆弧滑动面法适用 于 土的边坡。 二、选择题 1、在边坡稳定性验算中，直线法适用于 ( ) A.滑动面为平面的边坡 B. 滑动面为曲面的边坡 C.粘性土组成的边坡 D. 重粘土组成的边坡 2、浸水路堤边坡稳定性最易出现失稳的情况是 ( ) A.水位骤然上涨 B.水位缓慢上涨 C.水位骤然下降 D.水位缓慢下降
1）确定圆心辅助线的方法 （1）4.5H法
（2）36°法
4.5H法较36°法计算精度高但计算繁锁。
MR R(Ni f cL)
xi i arcsin R M S R( Ti Ti ' )
K
R ( N i f cli ) f N i cL
第一块土： 若E大于零，不稳； 若E小于零，稳定；
第二块土： 若E大于零，不稳； 若E小于零，稳定； 最下面的土块： 若E大于零，不稳； 若E小于零，稳定；
3、分析步骤： 1）根据地面变坡点 将土体垂直分成若干 土块； 2） 自上而下计算各 土块的剩余下滑力。 除第一块土体外， 其余土块都要受到 相邻上一土块剩余下滑力的作用。 3）判断稳定性： 若最后一块土体的剩余下滑力En≤0,则坡体稳 定；若En>0，则坡体不稳定，应采取稳定或加 固措施。
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（二）浸水路堤的高度与断面形式 1.高度 一般浸水路堤的最低设计标高应取设计洪水位加安全 高度0.5m。 路堤外水位可能有壅水、波浪时，路堤高度＝设 计水位+壅水高度+波浪侵袭高度+安全高度。
2. 断面形式 为便于施工和修复，在普通路堤断面基础上需要 加设台阶或护坡道，宽度1～2m。并做冲刷防护。