(精品)路基路面工程——路基边坡稳定性设计

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1、第三章路基边坡稳定性设计※本章内容提要：概述，边坡稳定分析方法，浸水路堤边坡稳定性验算，陡坡路堤稳定性验算。※本章学习重点：直线法和圆弧法确定稳定系数的步骤和陡坡路堤边坡稳定性验算方法第一节概述一般路基设计可套用典型横断而图，不必进行边坡论证和验算，然而对高路堤、深路堑、陡坡路堤、浸水路堤以及不良地质的路基，应进行个别分析、设计及验算，以确定安全可靠、经济合理的路基断而形式，或据以寻找相应的防护与加固措施。路基稳定性，除施工质量等因素外，一般取决边坡和地基的稳定性，填筑在陡坡上的路堤，述取决于路堤在陡坡上的稳定性。地基的稳定涉及到水文地质、地带类型、填土高度与经济因素。本章主要对土质边

2、坡的稳定性、陡坡路堤的整体稳定性等作简要介绍。一、边坡破坏形状大量的实践证明，边坡破坏时，要形成一滑动而，该而的形状和路基填土的性质冇关，由松散的沙土或砂性土或渗水材料填筑的路堤，边坡破裂的形状近乎直线平而，可按直线滑动而法验算边坡的稳定性；以粘性土填筑的路堤，破坏时形状为一曲而，为简化计算，通常近似的假设为一圆弧状滑动而；冇的则可能是不规则的折线平而。如下图所示：(a)直线滑动面(b)直线滑动面(c)圆弧线滑动面(d)圆弧线滑动面(e)折线滑动面图3T边坡破坏形状示意图二、边坡稳定性验算的计算参数1.土的计算参数对丁•路堑或天然边坡：1)原状土的容重Y(kN/m3)2)内摩擦角(p(

3、°)3)粘聚力c(kPa)对丁•路堤边坡：1)土的容重Y(kN/m3)2)内摩擦角(p(°)3)粘聚力c(kPa)路堤边坡时，应取与现场压实度一致的压实土的试验数据。由多层土体所构成的边坡如图3・2所示，英稳定性验算参数，可采用以层厚为权重的加权平均值法，如下式:(3-1)(3-2)h+h2+…饥Ch+c』2+…h+%+•••%咚必/2+球02為+…农0/”丫2卷y刃q//Z/Z/Z/Z//(a)图3-2多层土稳定性验算参数示意图1.汽车荷载当量高度换算路堤除受口重作用外，同时还承受行车荷载的作用。在进行边坡稳定性分析时，需将车辆按最不利情况排列，取单位长度路段，并将车辆的设计

4、荷载换算成当量土柱高度(即以相等压力的土层厚度來代替)，以hO表示。当量土柱高度计算公式为：『BL(3-4)式中：N——横向分布的车辆数，单车道N=l,双车道N=2；Q——每一辆车的重力，(kN)；丫——路基填料的容重，(kN/m3)；L——汽车前后轴(或履带)的总距，其计算公式为：心+側-l)d,其中d为车身的净距，b可近似取车身宽度，(m)；B——横向分布车辆轮胎最外缘之间总距。图3-3汽车荷载布置示意图2.边坡取值边坡稳定性分析时，对于折线形或阶梯形边坡，一般可取平均值，也可用坡顶与坡脚连线近似表达。第二节边坡稳定分析方法边坡稳定性分析的各种方法，按失稳土体的滑动面特征，大体分为

5、直线、曲折和折线三大类，而且均以土的抗剪強度为理论基础，按力的极限平衡原理建立相应的计算式。路基边坡稳定性分析计算方法，还可以分为工程地质法（比拟法）、力学分析法和图解法。一、工程地质法根据不同的土类及所处状态，由调查及氏期生产实践，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，采用类似工程地质条件下的稳定边坡值。应调查收集的资料如下：1.土的名称、类别、组成结构、密度、成因等；或者岩石的岩性结构构造、风化破碎程度等；2.地面水、地下水的状况；3.当地相似条件的自然极限山坡或人工开挖边坡的坡度及现状；4.人工边坡采用的施工方法。二、力学分析法和图解法力学分析法是数解方

6、法，对于某些比较复杂的数解方法，亦可运用图解加以简化。任何一种方法都有针对性和局限性，现有的各种方法均属于近似解。力学分析法，首先假定出若干个的可能滑动面，再按力学平衡原理，对毎个可能的滑动面进行验算，从中找出最危险滑动面，以此来判断边坡的稳定性。在进行边坡稳定性分析时有如下假设：1.不考虑滑动土体本身内应力的不均匀分布；2.滑动土体无局部的变形和移动；3.极限平衡状态只在滑动面上达到。（一）直线法验算直线法适用于砂性土（两者合为砂类土），土的抗力以内摩擦力为主，粘聚力甚小，边坡破坏时，破裂面近似平面。计算公式:Gcosqtan0+cLGsina(3-5)式屮:F——沿滑动面AB方向的

7、抗滑阻力，(kN)；T——沿滑动面AB方向的下滑力，(kN)；G——滑动土楔体ABD口重及路基顶面换算土柱重力之和，(kN)；a滑动面AB对于水平面的夹角，(°)；(P——路堤填土的内摩擦角，(°)；c路堤填土的粘聚力，(kPa)；L——滑动面AB的长度，(m)；分析：先假定路堤边坡值，然后通过坡脚A点，假定3〜4个可能的滑动面倾角值ai,如图3-4a,求出相的稳定性系数Ki值,得出Ki与ai的关系曲线，如图3・4b,在K=f(a)关系曲线上找