《路基的稳定分析》PPT课件

Fs
Nitgi ciLi
Ti
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▪ 对于c＝0的砂性土坡，其安全系数表达式则变为
Fstta an n WsciL ntta an n
▪ 当α＝β（β为边坡坡角）时，Fs值最小.说明边坡表面
一层土最容易滑动，这时
Fs min
tan tan
▪ 当边坡处于极限平衡状态时， Fs =1，β＝φ，此时β角
•边坡的破坏类型按地质、水文条件不同而分为三大类：
1.土坡沿土中已存在的软弱滑动面滑动的情形，即滑坡； 2.软弱地基上的路堤失稳； 3.一般土质边坡的失稳。
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边坡稳定性分析，可归结为土的强度问题，即土中一 点的剪应力是否大于土的抗剪强度。如果土中形成了一系 列极限平衡点或破裂点并逐渐相连时，就形成了可能的破 裂面，从而产生了破裂面以上土体整体失稳的现象，具体 而言有溜坍、整体滑移等现象。
粘聚强度两个组成部分。由于粘聚力的存在，粘性土边坡不会像无粘性土坡一样 沿坡面表面滑动。根据土体极限平衡理论，可以导出均质粘性边坡的滑动面为对 数螺线曲面，形状近似于圆柱面。因此，在工程设计中常假定滑动面为圆弧面。 建立在这一假定上的稳定分析方法称为圆弧滑动法和圆弧条分法。
▪ 路基工程中常用圆弧滑动面法有瑞典条分法和毕肖普法。
力为gHcosαsinα，在极限平衡状态时，破坏面上的剪应力
等于土的抗剪强度。即
gH c o s s in c gH c o s 2 ta n
gcHNscos2(tantan)
c
g H 可整理ppt 称为稳定因数
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（二）圆弧破裂面法
▪ 大量观测表明，粘性土自然山坡、人工填筑或开挖的边坡， 破裂面的形状多呈近似的圆弧状。粘性土的抗剪强度包括摩擦强度和
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（一）直线破裂面法
当边坡材料为均质砂性土坡、透水的砂、砾、碎石土 时，如边坡破坏，其破裂面近似平面，在断面上近似直线， 此时为了简化计算，稳定性分析采用直线破裂面法。
Baidu Nhomakorabea
▪沿边坡长度方向截取一个单位长度作为平面问题分析。设已定的路堤断面 如图，则假想的破裂面在图中为一直线AD，它和平面的夹角为α。
称为休止角，也称安息角。
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▪ 山区顺层滑坡或坡积层沿着基岩面滑动现象一般也属于平面 滑动类型，这类滑坡滑动面的深度与长度之比往往很小。当 深长比小于0.1时，可以把它当作一个无限边坡进行分析。
▪ 下图表示一无限边坡示意图，滑动面位置在坡面下H深度处。 取一单位长度的滑动土条进行分析，作用在滑动面上的剪应
L 地基面滑动范围 L2 坡脚外地基土滑动范围 L 路基面以下地基土滑动范围 H 压入深度
滑动面面积
H
L1
L2
L
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1 瑞典条分法
O
i R ei
bi
q
Qi
Wi F
d
Ti Ni
i li
瑞典圆弧条分法检算图
▪ 将各土条圆弧面段的抗滑力与下滑力 乘以对滑动圆心的力臂R，则滑动面上 土体的稳定系数K为
▪ 当α变化时，Fs会随之变 化，并出现最小值。Fs min
对应的破裂面称为最危险 破裂面。
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砂、石分层填筑的直线破裂面检算图
▪ 当砂、石路堤以不同填料分层填筑时，仍可用直线破裂面 法进行检算。
▪ 此时需分段计算，求各段上土体，包括土柱在内的重力Qi 和由此而得出的分力Ni与Ti以及ciLi，故计算式为：
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此时边坡的稳定程度或安全系数可用抗滑力与下滑力之比
来表示，即
N t a n c L W c o st a n c Lt a n c L
F s
T
W s i n
t a nW s i n
▪ 由上式可见，在直线破裂 面法中，土体由摩擦阻力 形成的稳定因素仅决定于 土的摩擦系数和检算破裂 面倾角α的正切值。
▪在堤身断面尺寸已知的情况下，不难求得断面ABCD的面积，依据已知的土 的重度，便可以得出该土体的重量Q。
▪Q加上列车和轨道荷载土柱重P以后，按斜面的倾角便可求得其在斜面上法 向分力N和切向分力T。
▪设填料的内摩擦角为φ，粘聚力为c，则在这一假想破裂面上的抗滑力
为 Ntg，cL下滑力为T。
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▪ 在检算中出现K小于以上要求值时，应放缓边坡，对断面作修改。
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第一节 路基边坡稳定性分析
• 所谓边坡就是具有倾斜坡面的土坡。按岩性可分为土质 和岩体边坡；按形成条件可分为自然边坡和人工边坡。
• 边坡的失稳或破坏系指土体在一定范围内整体沿某一滑 面移动而丧失稳定的现象。产生边坡失稳的原因在于边 坡体内可能产生的剪应力大于土的抗剪强度。
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▪ 在路堤体内作一假想 的圆弧滑动面
▪ 然后把滑动面以上的 土体，按堤身和荷载 土柱等形成的变化点 分为许多竖直土条,土 条宽度应不大于2～4m
n
n
Nitgi cili
K 1
1 n
Ti
1
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▪ 当通过圆心的铅垂线oo'将圆弧分为左右两部分时，在oo'左 侧土条的切向力与滑动方向相反，为抗滑力，因此可表示为
n
n
n
Nitgi cili Ti
K 1
1
n'
n
Ti
1
式中 Ti'—过圆心垂线左侧各分条的切向分力
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2 毕肖普法
▪ 毕肖普法也是一种圆弧滑动面法，它也是将圆弧滑动面上的滑 动土体进行分条
▪ 毕肖普法和条分法不同的是：它考虑了土体滑动中土条与土条 之间存在相互作用力，以及在土体的稳定性检算中要求的安全 度等因素，未将土的抗剪强度用足
第七章 土坡稳定计算
O
R A
C
WjB 路 堤
Wi αi
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路基是轨道的基础，也称线路下部结构(线下工程)
▪ 按堤身填料经压实后的力学性质和地基条件先设定堤身边坡的形状和 坡度。
▪ 然后将列车和轨道作用在堤身顶面上的荷载换算成土柱置于堤顶线路 位置上，按照常用的边坡稳定性分析计算检算各个已设定堤身断面的边 坡稳定性，得出的应满足的要求，[K]为规范允许值。
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一 边坡稳定性计算方法
▪ 在边坡稳定计算方法中，通常采用整体的极限平衡 方法来进行分析。根据边坡不同破裂面形状而有不 同的分析模式。
▪ 边坡失稳的破裂面形状按土质和成因不同而不同：
➢ 粗粒土或砂性土的破裂面多呈直线形； ➢ 细粒土或粘性土的破裂面多为圆弧形； ➢ 滑坡的滑动面为不规则的折线或圆弧状。