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1、第四章 路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì),路基路面工程課程,第四章 路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì),第一節(jié) 邊坡穩(wěn)定性分析原理與方法 第二節(jié) 直線滑動(dòng)面的邊坡穩(wěn)定性分析,路基路面工程課程,第一節(jié) 邊坡穩(wěn)定性分析原理與方法,路基路面工程課程,一、邊坡破壞的機(jī)理1、土體強(qiáng)度破壞；2、受水侵蝕；3、設(shè)計(jì)施工不當(dāng)；4、荷載過(guò)大；5、地震或其它自然因素；均由剪切破壞引起,一般情況下：不超過(guò)8.0mm土質(zhì)邊坡；不超過(guò)12m的石質(zhì)邊坡、采用規(guī)定的坡度值，不做穩(wěn)定性分析。,1.土坡穩(wěn)定分析的方法直線法；曲線法；折線法；2.巖石路塹邊坡的分析方法定性分析 確定失穩(wěn)的范圍和滑動(dòng)面 定量力學(xué)計(jì)算,3.邊坡穩(wěn)定性分析方法1）力學(xué)分析法 數(shù)解法

2、：假定幾個(gè)不同的滑動(dòng)面，按力學(xué)平衡原理對(duì)每個(gè)滑動(dòng)面進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析，從中找出極限滑動(dòng)面，按此極限滑動(dòng)面的穩(wěn)定程度來(lái)判斷邊坡的穩(wěn)定性。此法較精確，但計(jì)算較繁瑣。 直線法：直線法適用于砂土和砂性土 土的抗力以內(nèi)摩擦力為主，粘聚力甚小。邊坡破壞時(shí)，破裂面近似平面。,圓弧法：圓弧法適用于粘性土，土的抗力以粘聚力為主，內(nèi)摩擦力較小。邊坡破壞時(shí)，破裂面近似圓柱形。 圖解或表解法：在計(jì)算機(jī)和圖表分析的基礎(chǔ)上，制定成圖或表，用查圖或查表法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析。此法簡(jiǎn)單，但不夠精確。,2）工程地質(zhì)法 根據(jù)不同土類及其所處的狀態(tài)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和大量的資料調(diào)查，擬定邊坡穩(wěn)定值參考數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)時(shí)，將影響邊坡穩(wěn)定

3、的因素作比擬，采用類似條件下的穩(wěn)定邊坡值。,4.邊坡穩(wěn)定性分析的計(jì)算參數(shù)1）土的計(jì)算參數(shù) 對(duì)路塹或天然邊坡：原狀土的容重、內(nèi)摩擦角、粘聚力 對(duì)路堤邊坡：壓實(shí)后土的容重、內(nèi)摩擦角、粘聚力,路基邊坡的力學(xué)計(jì)算（穩(wěn)定系數(shù)）,為了安全k一般取1.21.25,第二節(jié) 直線滑動(dòng)面邊坡穩(wěn)定性分析,1直線法適用范圍：直線法適用于砂土和砂性土(兩者合稱砂類土)，土的抗力以內(nèi)摩擦力為主，粘聚力甚小。邊坡破壞時(shí)，破裂面近似平面。,一、試算法,先假定路堤邊坡值，然后通過(guò)坡腳A點(diǎn)假定34個(gè)可能的破裂面i，如圖4-3b，求出相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)Ki值得出Ki與i的關(guān)系曲線，如圖4-3c在K=f()關(guān)系曲線上找到最小穩(wěn)定系數(shù)值K

4、min，及對(duì)應(yīng)的極限破裂面傾斜角值。,砂性土：c=0若取k=1.25，則其邊坡角的正切值不宜大于填料摩擦系數(shù)的0.8倍。當(dāng)填料 時(shí)，如果邊坡采用1：1.5，邊坡角由于 邊坡穩(wěn)定,二、解析法,現(xiàn)以路塹為例，不計(jì)行車荷載，計(jì)算圖示如圖：,第三節(jié) 曲線滑動(dòng)面邊坡穩(wěn)定性分析,一、條分法,2圓弧法 （1）適用范圍l 圓弧法適用于粘性土，土的抗力以粘聚力為主，內(nèi)摩擦力較小。邊坡破壞時(shí)，破裂面近似圓柱形。 適用于邊坡有不同的土層、均質(zhì)土邊坡，部分被淹沒(méi)、均質(zhì)土壩，局部發(fā)生滲漏、邊坡為折線或臺(tái)階形的粘性土的路堤與路塹。,（2）假定假定土為均質(zhì)和各向同性；滑動(dòng)面通過(guò)坡腳；不考慮土體的內(nèi)應(yīng)力分布及各土條之間相互作

5、用力的影響，土條不受側(cè)向力作用，或雖有側(cè)向力，但與滑動(dòng)圓弧的切線方向平行,（3）基本原理將圓弧滑動(dòng)面上的土體劃分為若干豎向土條，依次計(jì)算每一土條沿滑動(dòng)面的下滑力和抗滑力，然后疊加計(jì)算出整個(gè)滑動(dòng)土體的穩(wěn)定性。圓弧法的計(jì)算精度主要與分段數(shù)有關(guān)。分段愈多則計(jì)算結(jié)果愈精確，一般分810段。小段的劃分，還可結(jié)合橫斷面特性，如劃分在邊坡或地面坡度變化之處，以便簡(jiǎn)化計(jì)算。,（4）步驟通過(guò)坡腳任意選定可能發(fā)生的圓弧滑動(dòng)面AB，其半徑為R，沿路線縱向取單位長(zhǎng)度1m。將滑動(dòng)土體分成若干個(gè)一定寬度的垂直土條，其寬一般為24m，如圖4-6所示。計(jì)算每個(gè)土條的土體重Gi(包括小段土重和其上部換算為土柱的荷載在內(nèi))。Gi

6、可分解為垂直于小段滑動(dòng)面的法向分力Ni=Gicosi和平行于該面的切向分力Tiisini，其中i為該弧中心點(diǎn)的半徑線與通過(guò)圓心的豎線之間的夾角，i(其中xi為圓弧中心點(diǎn)距圓心豎線的水平距離，R為圓弧半徑) 計(jì)算每一小段滑動(dòng)面上的反力(抵抗力)，即內(nèi)摩擦力Nif(其中f=tgi )和粘聚力cLi（i為i小段弧長(zhǎng))。 以圓心O為轉(zhuǎn)動(dòng)圓心，半徑R為力臂，計(jì)算滑動(dòng)面上各力對(duì)O點(diǎn)的滑動(dòng)力矩和抗滑力矩 求穩(wěn)定系數(shù)K值,h1,O4,O3,G,H,H,h0,O2,O1,F,E,4.5H,圓心輔助線36法,A,o1,0.3H,K,0.25H+0.4m,36,H,B,二條分法的表解和圖解,此方法不計(jì)行車荷載,圓心位置用36 法確定,穩(wěn)定系數(shù)適當(dāng)增大。1.表解法,2.圖解法,