第三章路基边坡稳分解.ppt

3.2 路基稳定性分析计算 第一节 概 述 一、边坡失稳现象 路基边坡滑坍是公路上常见的破坏现象之一。在岩质或土质山坡上开挖路堑，有可能因自然平衡条件被破坏或者因边坡过陡，使坡体沿某一滑动面产生滑坡。对河滩路堤、高路堤或软弱地基上的路堤，因水流冲刷、边坡过陡或地基承载力过低而出现填方土体（或连同原地面土体）沿某一剪切面产生坍塌。 一般路基——套用典型横断面图（无需论证和验算） 高路基、深路堑、浸水沿河路堤、特殊地质地段的路基个别设计，稳定性验算用以确定合理的路基横断面形式。 常见的分析计算方法： 1、工程地质法 2、力学分析法 3、图解法 -内部原因 （1）土质：各种土质的抗剪强度、抗水能力是不一样的，如钙质或石膏质胶结的土、湿陷性黄土等，遇水后软化，使原来的强度降低很多。 （2）土层结构：如在斜坡上堆有较厚的土层，特别是当原土层(或岩层)不透水时，容易在交界上发生滑动。 （3）边坡形状：突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下缓的凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，当土坡不高时，尚可直立，但随时间和气候的变化，也会逐渐塌落。 ◆路基失稳的原因： -外部原因 （1）降水或地下水的作用：持续的降雨或地下水渗入土层中，使土中含水量增高，土中易溶盐溶解，土质变软，强度降低；还可使土的重度增加，以及孔隙水压力的产生，使土体作用有动、静水压力，促使土体失稳，故设计斜坡应针对这些原因，采用相应的排水措施。 （2）振动的作用：如地震的反复作用下，砂土极易发生液化；粘性土，振动时易使土的结构破坏，从而降低土的抗剪强度；车辆运动、施工打桩或爆破，由于振动也可使邻近土坡变形或失稳等。 （3）人为影响：由于人工不合理地开挖，特别是开挖坡脚；或开挖基坑、沟渠、道路边坡时将弃土堆在坡顶附近；在斜坡上建房或堆放重物时，都可引起斜坡变形破坏。 ◆路基稳定性分析的原因： 根本原因: 边坡中土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度。 具体原因： （1）滑面上的剪应力增加； （2）滑面上的抗剪强度减小。 ◆路基稳定性分析的原因： 一、边坡稳定原理 路基边坡稳定的力学计算方法是分析失稳滑动体沿滑动面上的下滑力T与抗滑力R，按静力平衡原理，取两者之比值为稳定系数 K， ㈠破裂面 1、用力学方法进行边坡稳定性分析时，为简化计算，都按平面问题处理 2、松散的砂性土和砾石内摩擦角较大，粘聚力较小，破裂面近似直线破裂面法。 3、粘性土粘聚力较大，内摩擦角较小，破裂时滑动面为圆柱形、碗形，近似于圆曲面，采用圆弧破裂面法 (二）在进行边坡稳定性分析时，近似方法并假定 1、不考虑滑动主体本身内应力的分布 2、认为平衡状态只在滑动面上达到，滑动主体整体下滑 3、极限滑动面位置通过试算来确定 二、边坡稳定性分析的计算参数 路堑：天然土层中开挖，土类别、性质天然生成的 路堤：人工填筑物、填料性质和类别多为人为因素控制，对于土的物理力学数据的选用以及可能出现的最不利情况，力求能与路基将来实际情况一致 。 ㈠所需土的试验资料： 1、对于路堑或天然边坡取：原状土的容重r，内摩擦角Φ，粘聚力c 2、对路堤边坡：取与现场压实度一致的压实土试验数据。 r 、 Φ、 c 同上 ※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。 （二）边坡稳定分析的边坡取值 边坡稳定性分析时，对于折线型或阶梯形边坡，一般可取平均值。 荷载分布宽度： ⑴可分布在行车道宽度范围内 ⑵考虑实际行车有可能偏移或车辆停放在路肩上，也可认为Ｈ1厚当量土层分布于整个路基宽度上。 三、边坡稳定性分析方法： ※力学分析法： 1、数解法—假定几个滑动面力学平衡原理计算，找出极限滑动面。 2、图解或表解法—在计算机或图解的基础上，制定图或表，用查图或查表来进行，简单不精确。 ㈠力学分析法： 直线法—适用于砂土和砂性土（两者合称砂性土）破裂面近似为平面。 圆弧法—适用于粘性土，破裂近似为圆柱形 ◆试算法 式中：ω——滑动面的倾角； f——摩擦系数，f=tanφ； L——滑动面的长度； N——滑动面的法向分力； T——滑动面的切向分力；