《边坡稳定性分析》PPT课件.ppt

第三章 边坡稳定性分析,第一节 概 述,路基的稳定性，一般取决于边坡的稳定性和地基的稳定性，路线在跨越深沟或高架桥的桥头引道都要修筑高填土路堤，一般对此要进行个别设计，进行稳定性验算。 路基的稳定性分析的目的，就是要确定一个合理的路基形式，选择一个经济、稳定的边坡值，为是否进行路基防护、加固提供依据。,一、原理及方法,边坡滑动面形状 平面 直线 曲面 曲线 折线,影响因素： 1、土质，强度、密实程度、施工过程； 2、水的影响； 3、边坡的形状和高度； 4、其它外荷载的作用。,设计方法分类：,力学验算法（数解法、图解法） 利用C、半理论计算方法 工程地质法 比拟法：利用工程地质相近性原则 分析法：路堑边坡受岩层构造面控制，产状与路线走向的关系,要分析：,1）地质情况 工程特点、成因、成分、密实程度 2）自然条件 气候、水文、温度 3）其它 边坡方位、高度、开挖方法、深孔爆破 4）配合土工实验,设计方法的选择: 应根据土石成分及其表现的性质来确定，一般的的选择方法是： 土质 采用“力法” 岩质 采用“工法”为主，“力法”为辅,边坡稳定性验算的计算参数,一、边坡稳定性验算的数据的确定 一般物理性质实验 含水量、容重,标准击实实验,最佳含水量、最大密实度 剪切实验 C、值,1、多层土体验算数据的确定,h1,c1,h2 c2,h3 c3,C =,C1h1+c2h2+c3h3+,h,2、边坡坡度的取值,平均坡度法 连线法,3、荷载当量高度,按汽车荷载最不利情况来考虑，按车辆荷载的作用面积，把它的作用效果用相当的土体高度来替代，称为均布等代土层，换算高度称为当量高度。,面积s,h0=NG/BL,h0,第二节 边坡稳定性力学验算法,一、直线法 二、圆弧法,一、直线法,基本假定： 1、假定滑动土体是作整体滑动，滑动体是刚体； 2、极限平衡状态只是在破裂面上达到； 3、不考虑内应力作用。,适用于松散土体（砂、砾、石等）填筑的路堤、多坡滑坍时的力学验算，验算的方法是假设滑动面通过坡脚或变坡点，计算填土沿滑动面下滑的稳定系数K。,下滑力 T=Qsin 抗滑力 R= Qcos tan +CL,K=R/T,K=（ Qcos tan +CL ）/ Qsin K 1 稳定 K = 1 极限状态 K 1 不稳定 C=O 天然休止角,再假设滑动面，计算安全系数（稳定系数），作K=f()关系曲线，确定最小的安全系数，判断其是否稳定。,一般要求K 1.25， 否则需要重新计算。,k,由于各种方法均有一些概况的假定，土工实验数据也有一定的局限性，以及施工上，气候条件等因素影响，所以K一般取用1.251.5,二、圆弧法,圆弧法又分为瑞典法及简化法。最常见的是条分法。 这种方法适用于粘土填筑的路基边坡，滑动时滑动面近似为曲面，为简化计算，通常假定为一圆弧状，滑动面一般通过坡脚，有时也可能通过变坡点。,1、条分法,基本方法： 把土体划分为若干小段，每一小段的重量Q包括小段土体重和上部作用荷载。,0,x,y,把小段的重量Q分解为垂直于小段滑动面的垂直方向N（N=QCOS）和切于该滑段的切向方向T（T= QSIN）,Q,滑动面上的可能反力有摩擦力Nf和粘聚力CL，假定土条间无侧向力作用，或若有但于滑弧的切向方向。,2、圆心辅助线的确定,4.5H法 36角法,4.5H法,h,h0,H,H,A,B,4.5H,c,i,查表得1、 2,1,d,36角法,36,(0.25+0.4)H,0.3H,0.3H,五个点,二、浸水路堤边坡稳定性验算,一）、渗透动水压力的作用 1、定义： 受到季节性或长期浸水的沿河路堤，河滩路堤及桥头引道等均为浸水路堤。 2、特点： 浸水路堤除承受普通路堤外力和自重外，还要受到水的浮力和渗透动水压力的作用；及两侧的静水压力的作用。水位上涨，水从边坡的一侧或两侧渗入路堤内；而当水位降落时，水又从堤内向外渗出。渗透速度随土的性质而异。,3、填料的影响,以粘性土填筑的路堤达到最佳密实度后透水性很弱，以砂砾石填筑的路堤，由于孔隙大，透水性强。这两种土对于边坡稳定性影响都不大。 属于中等透水性的土如亚粘土、亚砂土等作路堤填料，在水位降落时，对边坡稳定性影响较大，需考虑动水压力。,浸水路堤填料最好用渗水性强的材料，如石质坚硬不易风化的块石、片石、碎砾石、砂砾等。若附近无此类填料或从远运不经济时，可采用粘性土，但必须夯实。对浸水易崩解、溶解或风化的岩石应禁止使用。,二、渗透动水压力的计算,大小： D=I 方向： 渗透水压力D作用与浸溶线以下土体的重心平行与水力坡降I。可按下式简化计算。 作用点： 重心,三、浸水路堤边坡稳定性验算,最不利情况一般发生在最高洪水位骤然降落的时候。,K=M抗/M滑=R（f,要区别对待浸水和未浸水土条的单位体积重量。,陡坡路堤稳定性验算,在坡度较大的山坡上修筑路堤，因下滑力较大，填土有时会产生沿山坡下滑的现象，严重威胁道路畅通和行车安全。再设计这类路基时，需验算路堤的滑动稳定性。当不能保证路基稳定时应采取一定的稳定或加固措施。,可能的滑动形式,1、基底为基岩或为稳定山坡，地面横坡较大，可能沿基底接触面产生滑动。 2、基底为不稳定的山坡覆层，下卧层岩层又为陡坡，路堤可能随同基地覆盖层沿倾斜基岩滑动。 3、当基底为较厚的软弱土层时，路堤连同其下的软弱土层沿软弱层中某一最弱的滑动面滑动。,填料和基底都是不宜风化的基岩，坡度陡于1：2.0。一般坡度陡于1：2.5时即需采用稳定性措施。,4、当陡坡路堤基底的沿层与山坡一致时，会沿某一最若的层面滑动。 5、陡坡路堤可能的滑动通常按上述的横断面方向考虑，但实际上也会出现纵向滑动的情况，设计时必须慎重考虑路线位置与地形地质构造的关系。,验算数据的选择,验算时所采用的数据，最好都有试验依据。不可能时应按P24页表格选用数据。 在参数的选择中C， 较难确定，在基底开挖台阶时，可在填土与基底的C， 值中取两者中较小的。再不设台阶的山坡上，考虑到水沿滑动面的渗流影响，C值一般较小可以忽略不计。f值一般在0.250.60之间。 按滑动面的形式，可分为单坡滑动面和多坡滑动面。,直线滑动面验算法,E=T