(完整word版)第二节_边坡稳定性分析方法(word文档良心出品)

1、第二节边坡稳定性分析方法力学验算法和工程地质法是路基边坡稳定性分析和验算方法常用的两种方法。1. 力学验算法（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验算，从中找岀最危险滑动面，按此最危险滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。此方法计算较精确，但计算繁琐。（2）图解或表解法 在图解和计算的基础上，经过分析研究，制定图表，供边坡稳定性验算时采用。以简化计算工作。2. 工程地质法根据稳定的自然山坡或已有的人工边坡进行土类及其状态的分析研究，通过工程地质条件相对 比，拟定岀与路基边坡条件相类似的稳定值的参考数据，作为确定路基边坡值的依据。一般土质边坡的设计常用力学验算法进行验算

2、，用工程地质法进行校核；岩石或碎石土类边坡则主要采用工程地质法进行设计。3力学验算法的基本假定（指条滑动土楔体是均质各向同性、滑动面通过坡脚、不考虑滑动土体内部的应力分布及各土条 分法）之间相互作用力的影响。一、直线滑动面法 松散的砂类土路基边坡，渗水性强，粘性差，边坡稳定主要靠其内摩擦力。失稳土体的滑动面近 似直线状态，故直线滑动面法适用于砂类土：如图2-2-4所示，验算时，先通过坡脚或变坡点假设一直线滑动面，将路提斜上方分割岀下滑土楔体ABD沿假设的滑动面 AD滑动，其稳定系数 K按下式计算（按边坡纵向单位长度计 ）：式中：F沿稱动囲的抗滑力上W r-J沼滑动面的下滑力卅匸橫体重力和路搖顶

3、ifii军辆換算土层樹&之札kN； 滑动面对4平廊的除料角,0）； 卩一路堤填料的內摩»角 芒一路提填料的枯结力 A猜动面.仞的匿度，哄b>通过坡御冲点假设几卜个）不同的滞动廊按式求出棚应的稳定系数心專饥、井绘出AJyYG曲线,用以定出議小穂«故K呎及时应最危険肯动面的倾验算的边坡是否稳定，取决于最小稳定系数Kmin的值。当Kmin = 1.0时，边坡处于极限平衡状态。由于计算的假定，计算参数（r，¥，C）的取值都与实际情况存在一定的差异，为了保证边坡有足够的稳定性，通常以最小稳定系数Kmin> 1.25来判别边坡的稳定性。但Kmin过大，则设

4、计偏于保守，在工程上不经济。当路堤填料为纯净的粗砂、 变为：中砂、砾石、碎石时，其粘聚力很小，可忽略不计，则式（2-2-3 )tanrr(2-2U)式（2-2-3）也适用于二、圆弧滑动面法 用粘性土填筑的路堤，均质砂类土路堑边坡的稳定性验算边坡滑坍时的破裂面形状为一曲面，为简化计算，通常近似地假设为一圆但工程上普遍采用条分法弧状滑动面。分析边坡稳定性时，按其各种不同的假设，有多种方法， （又称瑞典法）及具简化计算的表解法和图解法。1.条分法条分法是圆弧滑动面稳定性计算方法中一种具有代表性的方法。该法力的概念明确，使用范围较广，基本原理是静力平衡，计算时取边坡的单位长度。分条的目的，在于使计算结

5、果较为精确。稳定系数最小值Kmin，通过多道圆弧试算而得，计算工作量较大，分条不宜过多。条分法要求作图准确，尽量减少量取尺寸的误差。（1）计算公式及其步骤1）如图2-2-5所示，通过坡脚任意选定一个可能的圆弧滑动面AB,其半径为R。将滑动土体分成若干个垂直土条，其宽度一般为24m通常分810个土条，分条时，可结合横断面特征，如分在边坡或地面变化点处，以便简化计算。2什鼻禅1七条的±体« 0”引至S动面上井分解为:切囱分力T壬"i冋达佝分力N S式中：ai为第i条土体弧段中心点的半径线与通过圆心的垂线之间的夹角。3）以圆心0点为转动圆心，半径 R为力臂，计算滑动面上

6、各力对0点的滑动力矩，但应注意在OY轴右侧的Ti为正，是促使土楔体滑动的力；而在OY轴左侧的Ti '方向相反，其值为负，是抵抗土楔体滑动的力，其产生的力矩应在滑动力矩中扣除。因此，滑动力矩为M滑=(ETiXTi ' )R。计算土条重时，行车荷载换算的土柱应计算在相应的土条重Qi中。4) 以0点为圆心，计算滑动面上各力对0点的抗滑力矩，M抗滑=(XNif+ XcLi)R。5) 求稳定系数K:=亦"Y F, - 工 r;)=式中江动圓孤Afl的*氏度，“C填料的粘结力划勺；/ 填料的摩擦系数丿二询呷0严y髯虬丄耳; 其中汀填料的容血上前詔；h； 各土杀S® &q

7、uot;；hi 餐上条高度*nt；当路堤由不同填料分层填筑而成时，式(2-2-6)中的各土条重应为该土条所包含的各土层中重力之和，而各土条 c、9值，应取该土条的底部弧段所处土层的数据。在圆心辅助线上绘岀稳定Kmin ,与Kmin对应的滑动6)再假定几个可能的滑动圆弧， 按上述步骤分别计算相应的稳定系数， 系数对应于圆心的关系曲线 K=f(o)，在该曲线上找岀最小的稳定系数 面就是最危险的滑动面。当Kmin> (1.251.5)认为边坡是稳定的。对Kmin的具体要求可根据土的特性、抗剪强度指标的可靠程度、公路等级与路段的重要性和地区经验综合考虑确定；当尺Kmin< 1.25时,则应

8、放缓边坡，再按上述方法进行稳定性验算。各圆弧的圆心位置，可采用辅助线的方法确定。确定圆心辅助线根据经验，最危险滑动面的圆心在一条直线上，该直线称为圆心辅助线。确定圆心辅助线的方法有4.5H法和36°法。1)4.5H法(如图2-2-6所示)谢24巧A宦糯助£4.5H法的步骤如下： 由坡脚E向下引垂线并截取边坡高度H得F点。 自F点向右引水平线并量取4.5H得M点。 连接坡脚 E和坡顶S,求ES的斜度iO = 1/m，根据iO由表2-2-2查得3 1、3 2的角值。 自E点引与ES成3 1角的直线，又由 S点引与水平线成3 2角的直线，两直线交于丨点。连接M与I，并向左上方延长

9、，即得辅助线。如土仅有粘结力，而 9 =0，则最危险滑动圆弧的圆心就是I点；如土除粘结力外还有摩擦力,则最危险滑动面的圆心将随9值的增加，而在辅助线上向外移动。無 I'llIt助舞ft ft «T as料用论A屈(|,e3"»-r甘rt4<r1 -1 1145”17*:1_J卯r26眇1:2 IJ1謝翱L1 3.0kijrs'1-1 0a”36*4.5H法较精确，求岀的稳定系数值较小，此法适用于验算重要建筑物的稳定性。2）36 ° 法36°角的射线EF,即为辅助线，此法是一种简化的方法。曲丄帝虑行车荷ft时丛点遇庄昴的顶谢

10、（如国7a）.不计订车荷软时* E点选在路朕边缘（如圏 弟怯较简便證】«碗厦较4.5M法为塑，两种方 議对于淆动面通过城W的悄配均适用都可以不计 车辆荷载换算加上皑斥度计出人不大。按秦分袪进行路堆辺坡懐是性脸»时计算工作 ft较光对干肖痰直线形边坡路堤，fl动面通过坡 脚，坡厦为水平井班伸到无限远时.可用丧解肚进行如图所閑土体划分成齐条块*其邂为&, 謀为6猶領全栓£縛此二总即用边堆奇度来丧达：223 A 帯法«定ft 時如图2-2-7所示.由E点作与水平线成英摆向列切向分力为稳定系»为:取i为等宽，井令则:=iiffa = ijfiL

11、 - AH-OcOSiCf = JjSW'COiSO=sino - 9Aj3f/ain<ifNcL神，沖 + M工丁" 工网沁亦7(2-2-7)式中：H边M高Jim;A出取稅于几何尺寸的系数査我2-2-3;C土的點结力tkPa;/一土的内摩擦系数-曲呼。他检*功的4EE ? ? 9號动SA过址M时*解法的0ft制表时略去行车荷戴用3卡法礎宦E心辅 助线.假定滑动面通过煖脚如图229所示燔备r 个滑动圆弧的圆心自路早边缘S点开始，取 S0 = (0-25 + 0.4m) X乩其中m为边坡率./工 为边坡高度。自S起每隔0*3"宦一点分别 为 ggO.、 促时其.

12、R值见表2-2-3.边城料厦帚M n鼻的ff心O'li515%fAftXBr，itAHABt:12.345 79UV7l-iT* 571.47.51,24H »1.J 251:1.32.W6.051 166,J5I.S27.036&M gZ一莎J 4M6U? M& S2 J57 IS1.90K S5 !'i.n10.101:1.75J 446 HS：S76.JK2 57.221 18.#5E10,41h23.M6.56.73,8丁加2 45Z j1.21lOJDA 2-2-3三、工程地质法在地形复杂地区修筑路基，重要是正确合理地确定路堑横断面的边坡形状

13、和坡度。路堑 边坡，主要与当地的工程地质、水文地质、地面排水条件及边坡高度、施工方法等因素有关，应 综合分析论证确定。当路线穿越砾石类、 岩石类地区时，路堑边坡破率主要运用工程地质法确定。ith>fH2 2 10府蚤询#股式十直线形当工禅地质棊件ftb水文地 就萦件较好，土均匀*且边坡舟度不大时 呵采用"即一坡別顶的直线形.2 折线彌当边城较髙戒由多层土组 嵐而上黑土层较下牖土层的密实程度大i 时采用上楚下缓形，若卜部拘W盖层艮 其程定性较下雜莖时,宜釆用上無卜砒麻的I 折线枚折线形边坡在变坡点处容易出现披血的冲刷破坏加降水«大的）区、应采用适川砂幣皿上虾卅啦盼1上増

14、下M；忻黑仪MKr榕 晋的Ki护禮施壶君改用H线形吹台阶形边就，3.台阶形 当边坡由多层土组成且高度较大（超过1520m）时，可供边坡中部或土层变化分界处，设置宽度不小于1.0m的平台，使边坡成为台阶形，设置平台可以增加边坡的稳定性, 减少坡面冲刷。表2-2-4为砾石类土路堑边坡资料。可供设计时参考选用。农 2 2-(wr丄内to-39., 11 ,31-3010.3-II n 3- hD.5htJ.Si1；0.51 ：0.51 0 7510 75 - I I1 0.75- l；j1 )1 = 1.25- 1, 1,51- «=* 1=rT' - r1 1* 1 (.511.

15、5,1 I.Je 1.1.75，«.B 1枪ftJri 51 1 S- M 75岩石路堑边坡坡度，应根据岩性、地质构造、岩石的风化破碎程度、边坡高度、地下水及地面水 等因素综合分析确定。在一般情况下，边坡坡度可参照表2-2-5确定。岩石路堑边坡高度超过30m时，其边坡坡度应根据现场情况，调查附近工程的人工边坡及天然山坡情况参照表2-2-5对比确定。A1-2-5|fO1r 1 0 2liO.I UO40.1- J：Q.3iO ir 1 0.4杆1M A hD 43 o j - ro.sncI 0 >- 1 0.751 ：0.S * |T| .01l：u.| -1:0.21 0 M L：0 111屮杲麻呀岩屮好1g- 10 )1 i 1 -On JJ中轉层菽；3尸«(.0' 2 L U.41 0 Fr l-Q.J玉flf理的板我幕11roj* ho