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第四章 路基边坡稳定性设计
路基边坡滑坍是公路上常见的破坏现象之一。例如,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,也可能因水流冲刷、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。为此,必须对可能出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。
§4-1 边坡稳定性分析原理与方法
一、边坡稳定原理
根据对边坡发生滑坍现象的观察,边坡破坏时形成一滑动面。滑动面的形状
与土质有关。对于粘性土,滑动土体有时象圆柱形,有时象碗形。对于松散的
砂性土及砂土,滑动面类似于平面。
如果下滑面是单一平面,则根据静力平衡原理可以求解力未知量,这是一个
静力平衡问题( 图4-1a) 。
如果下滑面具有二个破坏面,稳定性分析时必须确定两个破坏面上的法向力
的大小和作用点,但只能建立三个平衡方程,因而这是一个超静定问题( 图4-1b) 。
如果下滑面具有多个破坏面,稳定性分析时必须确定每个破坏面法向力的
大小和作用点,同样只能建立三个平衡方程,因而这是一个多次超静定问题( 图
4-1c) 。
T
W
N
T
α
N
α
W
a 直线破坏面
T2
T1 N2
N1 W
b 折线破坏面
1
T
N
W
c 曲线破坏面
图4-1 边坡的滑动面
为能求解这些静不定问题,通常需要作出某些假设,使之变为静定问题。
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(ϕ)和较小的粘聚力(c),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(c),而内摩擦角(ϕ)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,故可采用圆弧破裂面法。
在进行边坡稳定性分析时,大多采用近似的方法,并假设:
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
路基处在复杂的自然环境中,其稳定性随环境条件(特别是土的含水量)和时
间的增长而变化。路堑是在天然土层中开挖而成,土石的性质、类别和分布是
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