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第四章 路基边坡稳定性设计 　　　　　　　　发表日期：2008-6-10 阅读次数：194次 ? §4-1 边坡稳定性分析原理与方法 一、边坡稳定原理 ????滑动面的形状与土质有关。 ????对于粘性土——圆柱形、碗形。 ????对于松散的砂性土及砂土——平面。 ????如果下滑面是单一平面——静力平衡问题。 ????如果下滑面具有二个破坏面——超静定问题。 ????求解这些静不定问题——作出某些假设： ??1.在用力学边坡稳定性分析法进行边坡稳定性分析时，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——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柱形有时象碗形，通常近似于圆曲面——圆弧破裂面法。 ????在进行边坡稳定性分析时的假设： ??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，滑动土体成整体下滑。 ??3．极限滑动面位置要通过试算来确定。 二、边坡稳定性分析的计算参数 ??(一)土的计算参数 ????边坡稳定性分析所需土的试验资料： ??1.对于路堑或天然边坡：原状土的容重γ(KN／m3)、内摩擦角φ(°)和粘聚力c(kPa)。 ??2.对路堤边坡：与现场压实度一致的压实土的试验数据。数据包括压实后土的容重、内摩擦角，粘聚力。 ????边坡由多层土体所构成： ????对于直线法和圆弧法可通过合理的分段，直接取用不同土层的参数值。 ????用综合土体边坡稳定性分析，可采用加权平均法。 ??(二)边坡的取值 ????对于折线形或阶梯形边坡，取平均值或坡脚与坡顶的连线。 ??(三)汽车荷栽当量换算 ????在边坡稳定性分析时，将车辆按最不利情况排列，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来代替荷载)，以h0表示。 当量土柱高度的计算式为 ?????????? ????式中：N--横向分布的车辆数，单车道N=1,双车道N=2； ??????????Q——每一辆车的重力，kN； ??????????γ--路基填料的容重，kN／m3； ??????????L--汽车前后轴(或履带)的总距，m； ??????????B--横向分布车辆轮胎最外缘之间总距。 三、边坡稳定性分析方法 ????路基边坡稳定性分析方法——力学分析法和工程地质法。 ??1.力学分析法 ????数解法：假定滑动面，按力学平衡原理进行稳定性分析，找出极限滑动面。 ????图解或表解法：在计算机和图解分析的基础上，制定成图或表，用查图法或查表法进行边坡稳定性分析。 ??2.工程地质法： ????根据不同土类及其所处的状态，经过长期的生产实践和大量的资料调查，拟定边坡稳定值的参考数据，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。 （一）力学分析法 ??1.直线法 ????适用于砂土和砂性土。 ????计算公式： ?????? ????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，求出相应的稳定系数Ki值，得出Ki与ωi的关系曲线。在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。????砂性土：c=0?????? ????K1.25稳定。 ??2.圆弧法 ????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。 ??1)圆弧法的基本原理与步骤 ????圆弧法：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。 ????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。 ????圆弧法的基本步骤如下： ??(1)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，如图所示。 ??(2)计算每个土条的土体重G(包括小段土重和其上部换算为土柱的荷载在内)。 ????G——法向分力Ni、切向分力Ti； ????α为该弧中心点的半径线与通过圆心的竖线之间的夹角。 ??(3)计算每一小段滑动面上的反力(抵抗力)。 ??(4)计算滑动力矩和抗滑力矩。 ????滑动力矩 ????抗滑力矩???(5)求稳定系数值 ?????????? ??2)假定几个可能的滑动面，按上述步骤计算对应的稳定系数。 ????在