道路工程第2章

第二章一般路基设计路基设计的一般要求路基设计路基稳定性分析路基附属设施第一节路基设计的一般要求

①充分收集沿线地质、水文、地形、地貌、气象、地震等设计资料，以及历年路况资料和病害防治经验；

②选择适当的横断面形式和边坡坡度；

③陡坡上的半挖半填路基，应根据条件，采用挡土墙对边坡进行加固，或采用桥梁、半山洞等构造物；

④路缘标高不低于设计洪水位+雍水高+波浪侵袭+0.5m。一、一般路基

在正常的地质与水文条件下，填方的高度和挖方的深度小于规范规定高度和深度（1.5m-18m）的路基。二、路基设计的一般要求三、路基的横断面形式（一）路堤①矮路堤：h＜1.0～1.5m②一般路堤：h＝1.5～18m③高路堤：土质h≥18m，岩质h≥20m按路堤的填土高度不同，将路堤分为：（二）路堑：①全挖路基；②台口式路基；③半山洞路基（三）半填半挖路基第二节路基设计一、路基设计的内容①选择路基断面形式、确定路基宽度和路基高度；②选择路堤填料与压实标准；③确定边坡形状及坡度；④路基排水系统布置和排水结构设计；⑤坡面防护与加固设计；⑥附属设施设计。二、本节内容（一）路基宽度行车道宽度和两侧路肩宽度之和，当设有中间带、加减速车道、爬坡车道、紧急停车带、错车道等时，应计入这部分宽度；（二）路基高度指路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，即路基的设计标高和底面中心线标高之差；路基的设计标高：

①当无中央分隔带时，设计标高为路基边缘高度；②当有中央分隔带时，设计标高为中央分隔带外侧边缘标高；③在超高加宽路段，为超高加宽前的路基边缘高度。（三）路基边坡坡度路基高度的确定：

①平原地区：能否满足路基临界高度的要求；

②浸水路堤、沿河路堤：设计水位＋0.5m；

③澭水区：设计水位＋0.5m＋澭水高度；

④有浪区：设计水位＋0.5m＋浪高。①定义：H：边坡高度；b：边坡宽度②路堤边坡：坡高不大于20m，坡率按下表选用；填料类别边坡坡率上部高度H≤8m下部高度H≤12m细粒土1:1.51:1.75粗粒土1:1.51:1.75巨粒土1:1.31:1.5③路堑边坡：

土质路堑：边坡高度不大于20m，参照p41—表2-6，表2-7选定；高度大于20m时，需单独设计。

岩石路堑：边高度不大于30m时，设计可参照P42—表2-8、2-9和2-10，必要时可采用稳定性分析方法予以验算。沿河路堤边坡，设计水位以下不宜陡于1:1.75，常水位以下可采用1:2.0～1:3.0；

填石路堤边坡，石块不宜风化时，可采用1:1；

地震区，高速、一级公路的路堤边坡，高度不宜大于P41—表2-5规定的值第三节路基稳定性分析一、研究对象

①对于≤8.0m的土质边坡，或≤12.0m的石质边坡，按规定坡率取值，可不进行稳定性计算；

②地质与水文条件复杂，高填深挖或特殊需要的路基，应进行边坡稳定性分析计算，据此选定合理的边坡坡度及相应的工程技术措施。二、路基边坡稳定性分析

当K=1时，极限平衡状态；当K＞1时，稳定；当K＜1时，不稳定。规范要求Kmin≥[K]=1.20～1.30。稳定系数：R—抗滑力，T—下滑力。（一）计算参数式中：N—横向分布的车辆数，单车道N=1，双车道N=2；Q—一辆重车的重量，标准车为550kN；—路基填料的容重，kN/m3；L—汽车前后轴的总距，标准车辆轴距为12.8m；B—荷载横向分布宽度，m；（1）行车荷载（2）路基强度参数：内摩擦角和黏聚强度

①当路堤填料为细粒土时，采用直剪快剪切或三轴不排水剪切试验；当填料为粗粒土或填石料时，应采用大型三轴试验仪进行试验；

②当分析高路堤的稳定性时，地基的强度参数采用直剪固结快剪或三轴固结不排水剪切试验；

③分析路堤沿斜坡地基或软弱层带滑动的稳定性时，应选择控制性的土层进行直剪快剪，或三轴不固结不排水剪试验。（二）试算法（1）先假设几个破裂面，按上式计算对应的稳定系数Ki

式中：R—沿破裂面的抗滑力；T—沿破裂面的下滑力；Q—土楔重量及路基顶面换算土柱的荷载之和；ω—滑动面的倾角；φ—路堤土体的内摩擦角；c—路堤土体的单位黏聚力；L—破裂面的长度。稳定系数：（3）在图中确定最小Kmin以及相应的极限破裂角ω0（4）稳定性判断：Kmin≥[K]=1.20～1.30（2）绘制ωi-Ki曲线图（二）解析法

式中：H—边坡的竖向高度；φ—路堑土楔的内摩擦角；a—参数；γ—为土的单位体积的重力；α—边坡倾斜角；其他符号同前。稳定系数K，按下式计算（P74）:基本原理：利用k=f（ω）的函数关系，对其求导，可得边坡稳定系数的最小值Kmin及极限破裂角ω0最小稳定系数：极限破裂角ω0：某挖方边坡，已知坡φ=250，c=14.7kPa，γ=17.64kN/m3，H=6.0m，拟采用1:0.5的边坡。问题：①验算边坡稳定性；②当Kmin=1.25时，容许边坡度；③当Kmin=1.25时，容许最大高度。解：①由cotα=0.5，α=63026’，cscα=1.1181；f=tan250=0.4663；a=(2c)/(γH)=0.2778

代入公式：Kmin=1.53>[K]=1.20

③当Kmin=1.25时，a=0.2，则Hmax≤(2c)/(γa)=8.33m。

②当Kmin=1.25时，sinα=0.955，则α=730，容许坡度为1:0.5；（三）极限平衡法

（1）基本原理：将圆弧滑动面上的土体划分为若干竖向土条，依次计算每一土条沿滑动面的下滑力矩和抗滑力矩，然后叠加计算整个滑动土体的稳定性。（2）计算精度：主要与分段数有关，分段越多越精确。（3）基本假定：①滑动面为圆弧面，土条为刚体；②不考虑土条之间相互作用力的影响；③土条之间的合力相等。（4）计算步骤：①选一个可能的滑动面，确定圆心O和半径R；②将滑动土体进行条分，条带的宽度一般取2～4m；法向分力：切向分力：③计算每一土条的自重Qi

（4）计算滑动力矩：（5）计算抗滑力矩：（6）求稳定系数K值：

当Kmin小于容许稳定系数时，则放缓边坡，再按上述方法再进行稳定性验算。

为了尽快地找到极限滑动面，减少计算量，根据经验，极限滑动的圆心在圆心辅助线上移动！！！

再假定几个可能的滑动面，按上述步骤计算相应的稳定系数K，从中找出最小的稳定系数Kmin，对应的滑动面为极限滑动面，相应的稳定系数为极限稳定系数。（四）圆心辅助线①4.5H法②360法第四节路基附属设施一、取土坑

①平原地区：可与路基排水、农田灌溉相结合；

②河水淹没地段的桥头引道近旁：一般不设取土坑。当H≥2m，b＝1m当H≥6m，b＝2m取土点：兼顾土质、取土数量、用地及运输条件等因素，结合沿线区域规划，因地制宜，维护自然平衡，防止水土流失。与路基排水、农田灌溉相结合；二、弃土堆弃土原则：①填补地面坑洞、田洼地；②尽量占荒地。d≥3.0mdmax＝H＋5.0m

①一般做成梯形断面，边坡不宜陡于1：1.5，高度不宜超过3m；

②当原地面坦于1：50，路旁两侧均可设弃土堆；

③当坡度较陡时，宜将弃土堆设在下侧；

④对于沿河路堤废方，检查是否压缩河道。三、护坡道作用：加宽边坡横距，