路基边坡稳定性分析.pdf

第四章路基边坡稳定性设计

4.1边坡稳定性分析原理与方法

4.1.1边坡稳定原理

根据对边坡发生滑塌现象的观察,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)。

为求解静不定问题,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,通常按平面问题来解

决.

（2）松散的砂性土和砾土具有较大的内摩擦角(φ)和较小的粘聚力(c),边坡

滑塌时,破裂面近似平面,在边坡稳定性分析中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,破坏时滑动面近似于

圆曲面,采用圆弧破裂面法.

边坡稳定性分析的假设:

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,滑动土体整体下滑.

3.极限滑动面位置要通过计算确定.

4.1.2边坡稳定性分析的计算参数

(1)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、类别和分布是自然存在

的。而路堤是由人工填筑而成，填料性质可由人为方法控制。因此，在边坡稳定性分

析时，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，应力求能与路基

将来实际情况相一致。

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取：原状土的容重r(kN／m3)、内摩擦角φ(°)和粘聚

力c(kPa)。

②对路堤边坡，应取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r(kN／m3)、内摩擦角φ(°)和粘聚力c(kPa)。

在边坡稳定性分析时，如边坡由多层土体所构成，所采用土的边坡稳定性分析

参数c、φ和r的值应根据边坡稳定性分析方法确定，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。如用综合土体边坡稳定性分析，可采用加权

平均法求得，如下式：

加权平均法适用于较为粗略的边坡稳定性分析。

(2)边坡稳定性分析边坡的取值

边坡稳定性分析时，对于折线形或阶梯形边坡(图4—2)，一般可取平均值，例

如，图4—2a)取AB线，图4—2b)则取坡脚点和坡顶点的连线。

(3)汽车荷载当量换算

路基除承受自重作用外，同时还承受行车荷载的作用。在边坡稳定性分析时，

需要将车辆按最不利情况排列，并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h0的计算式为

荷载分布宽度，可以分布在行车道(路面)的范围，考虑到实际行车可能有横向

偏移或车辆停放在路肩上，也可认为h0厚的当量土层分布在整个路基宽度上。

4.1.3边坡稳定性分析方法

路基边坡稳定性分析方法可分为两类，即力学分析法和工程地质法.

（1）力学分析法

①数解法：假定几个不同的滑动面，按力学平衡原理对每个滑动面进行边坡稳

定性分析，从中找出极限滑动面．按此极限滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性.

此法较精确，但计算较繁，建议自编随机有哪些信誉好的足球投注网站计算机程序进行数值计算。

②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,用查图或查表

法进行边坡稳定性分析.此法简单，但不如数解法精确。

（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.

(1)力学分析法

常用的边坡稳定性分析方法，根据滑动