路基路面工程第4章-路基稳定性分析

（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（长期稳定性分析）：
采用ccu、Φcu（直剪固结快剪或三轴固结不排水剪）;
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
2.边坡稳定性分析边坡的取值
边坡稳定性分析时，对于折线形或阶梯形边坡，一般可取 平均值，如图1取AB线，图2则取坡脚点和坡顶点的连线。
基本原理 1）将圆弧滑动面上土体划分 Nhomakorabea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。
M r R( ci Li ni tan i ) Fs M s R (Wi Qi )sin i K 式中：Wi——第i土条重力； i (Wi Qi )sin i αi——第i土条底滑面的倾角；
此极限滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。此法较精 确，促计算较繁，建议学生自编随机搜索计算机程序进行 数值计算。 2.图解或表解法：在计算机和图解分析的基础上，制定成 但不如数解法精确。
图或表，用查图或查表法进行边坡稳定性分析。此法简单，
行车荷载换算高度 路基除承受自重作用外，同时还承受行车荷载的作用。在 边坡稳定性分析时，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(即以相等压力的土层 厚度采代替荷载)，以h0表示：
软土定义与特性 软土是天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积
物及少量腐殖质所组成的土，主要有淤泥、淤泥质土及泥
炭。分河海沉积、湖泊沉积、江滩沉积和沼泽沉积。 软土的抗剪强度低、填土后受压，可能产生侧向滑动或较 大沉降，造成路基破坏。
• 对软土的定义特征与成因类型，不同的专业技术 部门的解释大同小异。 • 如铁路工程设计技术手册《桥梁地基和基础》中， 对软土解释为：“软土是指在静水或缓慢的流水 环境中沉积，经生物化学作用形成的饱和软弱粘 性土。” • 对软土的主要特征描述为：“天然含水量高（接 近或大于液限），孔隙比大（一般大于1.0），压 缩性高［a1～2＞ 5（kPa）-1，或a1～3＞10 （kPa）-1］，强度低（快剪的内摩擦角，φ ＜5 ゜凝聚力 c＜20kPa），渗透系数小（K＝10 －7 Cm／S～10-8Cm／S）。”对软土的成因类型描述 为：“在沿海地区为滨海相、三角洲相；在内陆 平原或山区为湖塘相等”。
折线三大类。
另外还可以分为工程地质法、力学分析法和图解法。
工程地质法
根据不同土类及其所处的状态，经过长期生产实践和大量
的资料调查，拟定边坡稳定值参考数据，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。
力学分析法 1.数解法：假定几个不同的滑动面，按力学平衡原理对每
个滑动向进行边坡稳定性分析，从中找出极限滑动面．按
，如图b，求出相应的稳定系 数Ki值 •得出Ki 与ωi 的关系曲线，如 图c
•在K=f(ω)关系曲线上找到最
小稳定系数值Kmin，及对应 的极限破裂面倾斜角ω值。
当砂类土忽略粘结力c时，有稳定系数如下：
若取K=1.25，则其边坡坡角不宜大于其内摩擦角的0.8倍。
解析法
F Q cos tan cL K T Q sin ( f a) cot a cot( )
确定圆心和半径OA 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
例题
条分法的表解和图解
问题：
• 软土地基的滑动面和一般路基滑动面有什么不同？
•
•
浸水路堤的受力与一般路堤有什么不同？
路基边坡抗震稳定性分析中如何考虑地震影响？
4. 软土地基稳定性分析
临界高度
指天然地基状态下，不采取任何加固措施，所容许的填土
高度。超过该高度，必须采取加固措施。
确定方法：均质薄层软土地基可以试算法查图确定。
当软土地基厚度很大时，按近似公式进行计算。
软土地基稳定性计算方法 软土地基的滑动圆弧不一定通过坡脚，可能在坡脚之外。
根据计算过程中参数选择不同，可分为总应力法、有效固
1.概述
路基边坡滑坍是公路上常见的破坏现象之一。必须对可
能比现失稳或已出现失稳的路基进行稳定性分析，保证路
基设计既满足稳定性要求，又满足经济性要求。
稳定性分析的对象： 水文和地质条件复杂、高填、深挖
或特殊需要的路基，进行边坡稳定性分析，由此确定合理
的边坡坡度及相应的工程技术措施。
边坡破坏的机理
• 《岩土工程勘察规范》中规定：天然孔隙 比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限 的细粒土应判定为软土，包括淤泥、淤泥 质土、泥炭、泥炭土等，其压缩系数大于 0.5Mpa-1，不排水抗剪强度小于 30kPa。
• 可见国内铁路、港口、建筑部门对软土的定义都 不尽相同，其实国内外对软土均无统一定义。有 的把软土视为软粘土的简称，有的把软土视为整 个软弱土质（高压缩性的有机上、可液化的砂土、 软粘土等）的简称，有的则把软土视为软弱土基 的简称。无论软土还是软土地基，它的软硬都是 相对的，软硬不但对土质而且对工程而言也是相 对的。软硬应与土质、工程性质两者相关。设计 者不要拘泥于它们的定义，只要路堤或其它荷载 在土基上有可能出现有害、过大的变形与强度不 足的问题，都应认真进行沉降、稳定验算。凡不 满足设计控制指标时，均应进行处治设计，决不 能只凭土名来确定是否需要处治。
Qi———第i土条垂直方向外力；



计算步骤
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。 5）求稳定系数（简化Bishop法）
假设 1.在用力学边坡稳定性分析法进行边坡稳定性分析时，为
简化计算．通常都按平面问题来处理。
2．松散的砂性土和砾(石)土具有较大的内摩擦角和较小
的粘聚力，边坡滑坍时，破裂面近似平面，在边坡稳定性
分析时可采用直线破裂面法。 3．粘性土具有较大的粘聚力，而内摩擦角较小，破坏时 滑动面有时象圆栓形，有时象碗形，通常近似于圆曲面， 故可采用圆弧破裂面法。
边坡稳定性分析原理
a)直线破坏面
T W N T W N
1．滑动面形状——与土质有关
粘性土——圆柱形、碗形
砂性土及砂土——平面
b)折线破坏面
T2
2．力学求解问题 单一平面问题——静力平衡问题
N1
T1
N2
W
两个破坏面问题——超静定问题
多个破坏面问题——多次超静定问题
C)曲线破坏面
T N W
按微分方法，当dK/dω=0可求稳定系数K最小时破裂面倾 斜角ω0值 。
K min (2a f ) cot 2 a( f a) cos
C
f——土体内摩擦系数，
f tan
h A Φ
B
a——参数，a
2c / h
Θ
其他符号意义同前
3.曲线滑动面的边坡稳定性分析
适用范围
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，破裂面近似圆柱形。适用于边坡有不同的土 层、均质土边坡，部分被淹没、均质土坝，局部发生渗漏、 边坡为折线或台阶形的粘性土的路堤与路堑。 条分法 假定土为均质和各向同性； 滑动面通过坡脚； 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 ，土条不受侧向力作用，或虽有侧向力，但与滑动圆弧的 切线方向平行
结应力法、有效应力法。
5. 浸水路堤的稳定性分析
浸水路堤特点
浸水路堤：受到季节性或长期浸水的沿河路堤、河滩路堤
等均称浸水路堤。
河滩路堤除承受普通路堤所承受的外力及自重力外，还要
承受浮力及渗透动水压力的作用。
• 沿河路基是指公路走向与河流基本平行，且受 设计水位浸淹的路基; • 河滩路堤是指公路走向与河流基本垂直，且横 跨河滩的路堤。 • 池塘路堤一般只是受静水浸泡，水位涨落缓慢， 除填料抗剪强度因浸水有所降低外，受其他因 素如流速、动水压力等的影响甚微。 • 沿河及河滩路基则不同，除受水浸淹使土体抗 剪强度降低外，还受水流的冲刷和水位涨落时 路基内形成的渗透动水压力以及管涌等因素的 影响.
• 人民交通出版社版《铁路工程地质手册》 中，对软土的特征解释为：“软土含有大 量亲水的胶体颗粒，具有海绵状结构，因 此其孔隙比大、含水量高、透水性小、抗 剪强度低、压缩性大。”
• 中国建筑工业出版社版《工程地质手册》对软土 的解释为：“软土是指天然含水量大、压缩性高、 承载能力低的一种软塑到流塑状态的粘性土，如 淤泥、淤泥质土以及其它高压缩性饱和粘性土、 粉土等。”对淤泥和淤泥质土及其特征解释为： “淤泥和淤泥质土是指在静水或缓慢的流水环境 中沉积，经生物化学作用形成的粘性土。这种粘 性土含有机质，天然含水量大于液限（ ω＞ ωL ）。当天然孔隙比e大于1.5时，称为淤泥； 天然孔隙比e小于1.5而大于1.0时，称为淤泥质土。 当上的烧灼量大于5％时，称有机质上；大于60 ％时，称泥炭。”对软土按沉积环境分为下列类 型：（1）滨海沉积——滨海相、泻湖相、溺谷相 及三角洲相；（2）湖泊沉积——湖相、三角洲相； （3）河滩沉积——河漫滩相、牛轭湖相；（4） 沼泽沉积——沼泽相。
近似 使求解静不定问题变为静定问题，采用以下近似：
1.滑动土体沿滑动面整体滑动（刚塑体）,不考虑土体的
相对运动（不考虑内应力）；
2.土体在滑动面上达到极限平衡，滑动面唯一； 3.最不利滑动面，位置通过计算确定； 4.滑动面通过坡脚