T边坡稳定性分析

第三章

路基边坡稳定性设计3．1概述

3．1．1影响路基边坡稳定性的因素

1．边破土质

2．水的活动

3．边坡的几何形状

4．活荷载增加

5．地震及其他震动荷载

3．1．2边坡稳定性设计方法

路基边坡稳定性分析与验算的方法很多，归纳起来有力学演算法和工程地质法两大类。力学验算法又叫极限平衡法，假定边坡眼某一形状滑动面破坏，按力学平衡原理进行计算。因此，根据滑动面形状的不同，又分为直线法，圆弧法和折线法三种。力学验算的基本假定是：

1．破裂面以上的不稳定土土体沿破裂面作整体滑动，不考虑其内部的应力分布不均和局部移动

2．土的极限平衡状态只在破裂面上达到3．1．3路基边坡稳定性验算的数据

粘结力c和内摩阻角是决定土体抗剪强度的两个参数，亦即土的抗剪强度指标。

如边坡由多层土体组成，可采用加权平均法求得

。

3．1．4荷载当量高度计算

把车辆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，叫当量高度，用h0表示

h0——荷载当量高度，m；N——横向分布的车辆数；Q——每一辆车的重量，ΚN；L——车辆前后轮胎（或拖拉机履带）着地长度，m；

γ——土的容量，ΚN/m3；

B——横向分布车辆轮胎（或履带）外缘之间距离，m；

b——每一辆车的轮胎（或履带）外缘之间的距离,m；

d——相邻两车轮胎（或履带）之间的净距,m。沿线路走向横断面3．2直线法

此方法适用于由砂土或砂性土组成，抗力以摩阻力为主

3．2．1均质砂，砾类土路堤边坡

稳定系数：

安全系数K一般采用1.25~1.5。WTTN稳定条件：T>T砂土的内摩擦角抗滑力与滑动力的比值

安全系数内摩擦角为0时直线法:多个滑动面验算３.3圆弧法法3.3.1圆弧条条分法法瑞典法法，用用圆弧弧条分分法验验算边边坡稳稳定性性时，，有以下下假定定：1.破裂面面为圆圆柱面面2.计算中中不考考虑土土条间间的作作用力力3.土坡稳稳定的的安全全系数数用破破裂面面上全全部抗抗滑力矩矩与滑滑动力力矩之之比来来定义义（1）确定滑滑动面面圆心心辅助助线确确定定圆心心辅助助线有有两种种方法法：4.5H法和36°法Fellenius(4.5H法)最危险险滑动动面圆圆心的的确定定β1β2ROβBA对于均均质粘粘性土土土坡坡，其其最危危险滑滑动面面通过过坡脚脚=0圆心位置由β1，β2确定OEFs>0圆心位置在EO的延长线上

Bβ1β2βAH4.5H2H条分法法abcdiβiOCRABH各土条对滑弧圆心的抗滑力矩和滑动力矩滑动土土体分分为若若干垂垂直土土条土坡稳定安全系数对于外外形复复杂、、>0的粘性性土土土坡，，土体体分层层情况况时，，要确确定滑滑动土土体的的重量量及其其重心心位置置比较较困难难，而而且抗抗剪强强度的的分布布不同同，一一般采采用条条分法法分析析条分法法分析析步骤骤IabcdiβiABH2.任选一一圆心心O，确定滑滑动面面，将将滑动动面以以上土土体分分成几几个等等宽或或不等等宽土土条3.每个土土条的的受力力分析析XiPiXi+1Pi+1NiTiWi静力平平衡假设两两组合合力(Pi，Xi)＝(Pi＋1，Xi＋1)cdbali1.按比例例绘出出土坡坡剖面面条分法法分析析步骤骤ⅡabcdiβiOCRABHXiPiXi+1Pi+1NiTiWicdbali4.滑动面面的总总滑动动力矩矩5.滑动面面的总总抗滑滑力矩矩6.确定安安全系系数条分法是一种试算法，应选取不同圆心位置和不同半径进行计算，求最小的安全系数3．4折线法法折线法法（又又称传传递系系数法法）适适用于于滑动动面为为折线线或其其他形形状的的边坡坡稳定定性验验算。。稳定性性指标标为剩剩余下下滑力力，即即：根据E的正负负土坡坡的稳稳定性性☞折线法法陡坡坡路堤堤稳定定性分分析示示例请用剩剩余下下滑力力方法法分析析下图图所示示的折折线坡坡上路路堤的的抗滑滑稳定定性。。已知：：1)路堤的的几何何参数数如图图所示示，其其中：：2)土的参参数为为：，，，，；；3)作用在在路堤堤上的的超载载；；4)抗滑安安全系系数。。计算：1)首先求求土块块①的的剩余余下滑滑力；；①的面面积：：S1＝1/2(4+6)××2+1/2××6××6=28m2①的重量量：G1=28×18=504kN/m①的抗滑滑力：：R1=1/K[(G1+qb1)cosαα1×tg＋cL1]＝1/1.25[544××0.707××0.268＋10××6.0/0.707]＝150.36kN/m①的下下滑滑力力：：T1=（G1+qb1）sinαα1＝544××0.707＝384.608kN/m所以以，，①①的的剩剩余余下下滑滑力力为为：：F1＝T1－R1＝234.25kN/m2)F1当作作外外力力，，求求土土块块②②的的剩剩余余下下滑滑力力；；②的的面面积积：：S2＝4××8=32m2②的重重量量：：G2=32××18=576kN/m②的抗抗滑滑力力：：R2=1/K[(G2+qb2＋F1×0.707)××tg＋cL2]＝1/1.25[781.61××0.268＋10××4.0]＝199.58kN/m②的下下滑滑力力：：T2=F1×0.707＝234.25××0.707＝165.61kN/m②的剩剩余余下下滑滑力力为为：：F2＝T2－R2＝-33.97kN/m<0，也即即①①和和②②可可以以自自平平衡衡，，所所以以令令F2为0，不不带带入入下下块块计计算算。3)求土土块块③③的的剩剩余余下下滑滑力力；；③的的面面积积：：S3＝1/2××8××8=32m2③的重重量量：：G3=32××18=576kN/m③的抗抗滑滑力力：：R3=1/K[G3×cosαα2×tg＋cL3]＝1/1.25[576××0.97××0.268＋10××8.0/0.97]＝185.8kN/m③的下下滑滑力力：：T3=G3×sinαα2＝576××0.242＝139.4kN/m③的剩剩余余下下滑滑力力为为：：F3＝T3－R3＝-46.4kN/m<04)因为为③③的的剩剩余余下下滑滑力力小小于于0，折折线线路路堤堤满满足足抗抗滑滑要要求求。。3．5浸水水路路堤堤边边坡坡稳稳定定性性验验算算3．5．1浸水水路路堤堤的的特特点点建建筑筑在在桥桥头头引引道道，，河河滩滩及及河河流流沿沿岸岸，，受受到到季季节节性性或或长长期期浸浸水水的的路路堤堤，，称称为为浸浸水水路路堤堤。。（（1）稳稳定定性性受受水水位位降降落落的的影影响响当当水水位位上上涨涨时时，，土土体体除除承承受受向向上上的的浮浮力力外外，，土土粒粒还还受受到到指指向向土土体体内内部部的的动动水水压压力力作作用用，，增增加加了了路路堤堤的的稳稳定定性性。。当当水水位位下下降降时时，，其其动动水水压压力力方方向向指指向向土土体体外外面面，，剧剧烈烈地地破破坏坏边边坡坡的的稳稳定定性性，，并并可可能能产产生生边边坡坡凸凸起起或或滑滑坡坡现现象象。。（2）稳稳定定性性与与路路堤堤填填料料透透水水性性有有关关以粘粘性性土土填填筑筑的的路路堤堤达达到到最最佳佳密密实实度度后后，，透透水水性性很很弱弱；；以以砂砂砾砾石石填填筑筑的的路路堤堤，，由由于于空空隙隙大大，，透透水水性性强强。。因因此此水水位位涨涨落落对对这这两两种种土土的的边边坡坡稳稳定定性性影影响响一一般般不不大大。。3．5．2浸水水路路堤堤的的高高度度与与断断面面形形式式一般浸水水路堤的的最低设设计标高高，可取取设计洪洪水位加加安全高高度0.5m。大大河河两岸或或水库路路堤，因因水面较较宽，可可能有壅壅水现象象或波浪浪侵袭，，路堤的的最低设设计标高高应为：：H=设计洪水水位+可能的壅壅水高+波浪侵袭袭高+安全高度