路基边坡稳定性设计

对于折线形或阶梯形边坡，一般取平均值，或坡脚点和坡顶点的连 线。 3．荷载当量高度h0 汽车荷载 : 以相等压力的土层厚度来代替荷载 当量土柱高
第二节 直线滑动面稳定性分析
1．直线法 适用范围： 直线法适用于砂 土和砂性土(两者 合称砂类土)，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 平面。
原 因：基底接触面较陡或强度较弱 表现形式：路堤整体沿基底接触面滑动 原 因：基底修筑在软弱土层上 表现形式：路堤连同其下的软弱土层沿某 一滑 动面滑动 原 因：基底下岩层强度不均匀，如泥质页岩 表现形式：路堤沿某一最弱的层面滑动
第二节 陡坡路堤稳定性
二、陡坡路堤稳定性分析的计算参数
•应采用因浸水而降低的强度数据。 •可在基底开挖台阶时选择测试数据中较低的一组，并按滑动面 受水浸湿的程度再予以适当降低。
第二节 陡坡路堤稳定性
三、陡坡路堤边坡稳定性分析方法
第三节 浸水路堤稳定性
一、浸水路堤及其作用力系
概念：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。 力系：除承受普通路堤所承受的外力及自重力外还承受浮力及渗透动水压力 的作用
二、渗透动水压力的作用
•由于在土体内渗水速度比河中水位升降速度慢， 由于在土体内渗水速度比河中水位升降速度慢， 由于在土体内渗水速度比河中水位升降速度慢 •当堤外水位升高时，堤内水位的比降曲线成凹形，动水压力向土体内； 当堤外水位升高时，堤内水位的比降曲线成凹形，动水压力向土体内； 当堤外水位升高时 •当堤外水位下降时，堤内水位比降曲线成凸形，动水压力向土体外面， 渗 当堤外水位下降时，堤内水位比降曲线成凸形，动水压力向土体外面， 当堤外水位下降时 透水流还能带走路堤细小的土粒而引起路堤的变形； 透水流还能带走路堤细小的土粒而引起路堤的变形；
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 稳定系数：
＞， 定 1 稳 抗 力 矩 滑 （ ） k= ＝ ＝， 界 1 临 下 力 矩 滑 （ ） ＜， 稳 1 不 定
（2）假定 •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
•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。 •圆弧法的计算精度主要与分段数有关。分段愈多则计算结果愈精确，一般分 8～10段。 •小段的划分，还可结合横断面特性，如划分在边坡或地面坡度变化之处，以 便简化计算。
图4-4 均质砂类土路堑
F G cos ω tgϕ +cL K= = T Gsinω = ( f + a0 ) ctgϖ + a0 ctg (θ − ϖ )
•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 。
四、边坡稳定性分析方法——力学分析法 边坡稳定性分析方法 力学分析法
b)折线破坏面 a)直线破坏面
N T α W N α
T W
2．力学求解问题 单一平面问题——静力平衡问题，如图4-1a） 静力平衡问题，如图4 1a） 单一平面问题 静力平衡问题
N1
T2 T1 N2
W
两个破坏面问题——超静定问题，如图4-1b） 超静定问题，如图4 1b） 两个破坏面问题 超静定问题
M抵 抗 ( fc ∑Nc + fB ∑NB + Cc Lc + CBLB ) R K= = M滑 动 ( ∑Tc + ∑TB ) R + ∑DnS = fc ∑Nc + fB ∑NB + cc Lc + cBLB
K= fc ∑Nc + fB ∑NB + cc Lc + cBLB
浸水路堤的稳定性按最不利的情况分析：最高洪水位骤然降落时； 几乎不透水的粘土路堤，水位涨落对土体内部影响较小，可不考虑动水压
∑T + ∑T
c
B
+D
∑T + ∑T + ∑D S / R
c B n
K=
F Gcosω tgϕ +cL = T Gsinω
K=
F G cos ω tgϕ +cL = T Gsinω
图4-3 直线法计算图
•先假定路堤边坡值，然后 通过坡脚A点 •假定3～4个可能的破裂面 ωi ，如图4-3b，求出相应 的稳定系数Ki值 •得 出 Ki 与 ωi 的 关 系 曲 线 ，如图4-3c •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。
一、边坡破坏的机理
1、土体强度破坏 2、受水侵蚀 3、设计施工不当 4、荷载过大 5、地震或其它自然因素 均由剪切破坏引起，
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
1．滑动面形状——与土质有关 滑动面形状 与土质有关 粘性土——圆柱形、碗形 圆柱形、 粘性土 圆柱形 砂性土及砂土——平面 平面 砂性土及砂土
工程中，k＝1.25～1.5
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、ϕ、γ，γ ：填土－路堤一致，天然－路堑
c= 1 n ∑cihi H i=1
多层土体：利用加权平均法
tgϕ =
1 n ∑hitgϕi H i=1
γ=
2．边坡的取值
1 n ∑γihi H i=1
第一节 边坡稳定性分析原理与方法
四、边坡稳定性分析方法——力学分析法 边坡稳定性分析方法 力学分析法
（4）步骤
• 通过坡脚任意选定可能发生的圆弧滑动面AB，其半径为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垂直土条，其宽一般为2～4m， 如图4-6所示。 • 计算每个土条的土体重Gi(包括小段土重和其上部换算为土柱的荷载在内)。 Gi可分解为垂直于小段滑动面的法向分力Ni=Gicosαi和平行于该面的切向分力 Ti＝Ｇisinαi，其中αi为该弧中心点的半径线与通过圆心的竖线之间的夹角， αi＝(其中xi为圆弧中心点距圆心竖线的水平距离，R为圆弧半径) • 计算每一小段滑动面上的反力(抵抗力)，即内摩擦力Nif(其中f=tgϕi )和粘 聚力cLi（Ｌi为i小段弧长)。 • 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 • 求稳定系数K值
图4-6 成层砂类土边坡
n
K=
∑F
i=1 n i=1
ni
=
∑(G cosω tgϕ
i=1 i n i i=1
n
i
+CiLi )
∑T
i
∑Gsinω
第一节 边坡稳定性分析原理与方法
四、边坡稳定性分析方法——力学分析法 边坡稳定性分析方法 力学分析法
2．圆弧法
（1）适用范围 l 圆弧法适用于粘性土，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。 （3）基本原理
第四章 路基边坡稳定性设计
第四章 路基边坡稳定性设计
• 第一节 概述 • 第二节 直线滑动面的边坡稳定性分析 • 第三节 曲线滑动面的边坡稳定性分析 • 第四节 软土地基的路基稳定性分析 • 第五节 浸水路堤的稳定性分析 • 第六节 路基边坡抗震稳定性分析
概述（ 第一节 概述（边坡稳定性分析原理与方法 ）
图4-15 路堤内浸润曲线
第三节 浸水路堤稳定性
三、渗透动水压力的计算
动水压力计算图示
渗透动水压力计算方法 ：D＝IΩBγ0
第三节 浸水路堤稳定性
四、浸水路堤边坡稳定性分析
1．动水压力的考虑 • • 力； • • • 透水性较强的土填筑，虽可发生横穿路堤的渗透，但其作用力一般较小； 若路堤采用不透水材料填筑，则不会发生横穿渗透现象，故也可不计算； 当路堤用普通土填筑，浸水后土体内产生动水压力。 2．稳定性分析
第一节 边坡稳定性分析原理与方法
四、边坡稳定性分析方法——力学分析法 边坡稳定性分析方法 力学分析法
（5）确定圆心辅助线
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一节 边坡稳定性分析原理与方法
四、边坡稳定性分析方法——表解法 边坡稳定性分析方法 表解法
图4-9 表解法边坡稳定性分析原理
第二节 陡坡路堤稳定性
一、可能滑动的陡坡路堤形式
C)曲线破坏面 多个破坏面问题——多次超静定问题，如图4-1c） 多次超静定问题，如图4 1c） 多个破坏面问题 多次超静定问题
T N W
图4-1 边坡的滑动面
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
3.假设——使求解静不定问题变为静定问题 • 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）； • 土体在滑动面上达到极限平衡，滑动面唯一； • 最不利滑动面，位置通过计算确定； • 滑动面通过坡脚。