路基设计-路基边坡稳定性分析（路基路面工程）

路基路面工程路基边坡稳定性分析的相关参数二、动态弯沉检测三、平整度检测1.边坡失稳现象路基边坡滑坍是公路上常见的破坏现象之一。在岩质或土质山坡上开挖路堑，有可能因自然平衡条件被破坏或者因边坡过陡，使坡体沿某一滑动面产生滑坡。对河滩路堤、高路堤或软弱地基上的路堤，因水流冲刷、边坡过陡或地基承载力过低而出现填方土体（或连同原地面土体）沿某一剪切面产生坍塌。二、动态弯沉检测三、平整度检测2.边坡失稳的影响因素1)内部原因（1）土质：各种土质的抗剪强度、抗水能力是不一样的，如钙质或石膏质胶结的土、湿陷性黄土等，遇水后软化，使原来的强度降低很多。（2）土层结构：如在斜坡上堆有较厚的土层，特别是当下伏土层(或岩层)不透水时，容易在交界上发生滑动。（3）边坡形状：突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下缓的凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，当土坡不高时尚可直立，但随时间和气候的变化，也会逐渐塌落。二、动态弯沉检测三、平整度检测2)外部原因（1）降水或地下水的作用：持续的降雨或地下水渗入土层中，使土中含水量增高，土中易溶盐溶解，土质变软，强度降低；还可使土的重度增加，以及孔隙水压力的产生，使土体作用有动、静水压力，促使土体失稳，故设计斜坡应针对这些原因，采用相应的排水措施。（2）振动的作用：如地震的反复作用下，砂土极易发生液化；粘性土，振动时易使土的结构破坏，从而降低土的抗剪强度；车辆运动、施工打桩或爆破，由于振动也可使邻近土坡变形或失稳等。（3）人为影响：由于人类不合理地开挖，特别是开挖坡脚；或开挖基坑、沟渠、道路边坡时将弃土堆在坡顶附近；在斜坡上建房或堆放重物时，都可引起斜坡变形破坏。二、动态弯沉检测三、平整度检测3.边坡稳定性分析的相关参数1)土的计算参数γ、φ、с

可分层划段，使参数一致，一般采用直接快剪或三轴不排水剪切试验；高路堤时宜采用直接固结快剪或三轴固结不排水剪切试验；软土地基宜采用直接固结快剪或三轴不固结不排水剪切试验。2)边坡的取值

可取综合坡度值，也可用坡顶与坡脚连线近似表达。二、动态弯沉检测三、平整度检测3)汽车荷载的当量换算把车辆荷载换算成分布于路基全宽上的当量土柱高，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。L前后轮的最大轴距，按《公路工程技术标准》规定标准轴距取12.8m；Q载重车的重力，标准车辆荷载为550kN；N并列车辆数，双车道N=2，单车道N=1；

B荷载横向分布宽度；B=Nb+(N-1)m+d；b=1.8m，m=1.3m，d=0.6m。

其中：γ路基土的平均重度（kN/m3）;二、动态弯沉检测三、平整度检测4)稳定系数K

路基边坡稳定力学计算的基本方法是分析失稳滑动体沿滑动面上的下滑力T与抗滑力R,按静力平衡原理，取两者之比值为稳定系数K,即:K=R/T

K=1时，表示下滑力与抗滑力相等,边坡处于极限平衡状态;K<1时，边坡不稳定;K>1时，边坡稳定。考虑到一些不可预见的因素的影响，为安全可靠起见,工程上一般规定采用K≥1.15

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1.45作为路基边坡稳定性分析的界限值［K］。二、动态弯沉检测三、平整度检测4.边坡稳定性分析的假定1）基本假定①不考虑滑动土体本身内应力分布；②认为平衡状态只在滑动面上达到，滑动时成整体下滑；③最危险的破裂面位置通过试算确定。2）滑动面的形状直线滑动面法适用于砂土和砂性土（两者合称砂类土），土的抗力以内摩擦力为主，粘聚力甚小。边坡破坏时，破裂面近似平面。二、动态弯沉检测三、平整度检测圆弧滑动面示意图土的粘力使边坡滑动面多呈现曲面，通常假定为圆弧滑动面。圆弧法适用于粘土，土的抗力以粘聚力为主，内摩擦力较小。边坡破坏时，破裂面近似圆柱形。二、动态弯沉检测三、平整度检测折线滑动面示意图沿斜坡地基表面或已知软弱层带滑动情况下的边坡稳定性分析中，如果已知的滑动面在路基横断面上可简化为直线，则可以用直线滑动面分析方法来分析。但实际工程中,这些滑动面也有可能不是直线，而是一条折线，这时就需要采用折线滑动面的边坡稳定性分析方法,不平衡推力法就是这样一种方法。二、动态弯沉检测三、平整度检测5.边坡稳定性分析方法路基边坡稳定性分析与验算的方法很多，归纳起来有力学验算法和工程地质法两大类。力学验算法又叫极限平衡法，假定边坡沿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。路基路面工程曲线滑动面的边坡稳定性分析二、动态弯沉检测三、平整度检测1.圆弧滑裂面的稳定性分析方法的适用范围一般来说，土均具有一定的粘力，使边坡滑动面多呈现曲面，通常假定为圆弧滑动面。对于粘性土，土体本身具有较小内摩擦角φ和较大的黏聚力c。边坡坍塌破坏时，滑动土体近似像圆柱形。适合用圆弧滑裂面法进行稳定性分析.。二、动态弯沉检测三、平整度检测2简单条分法。简单条分法是瑞典工程师费伦纽斯（W.Fellenius）首先提出来的，故又称瑞典条分法。简单条分法适用于边坡有不同的土层、均质土边坡，部分被淹没、均质土坝，局部发生渗漏、边坡为折线或台阶形的粘性土的路堤与路堑。二、动态弯沉检测三、平整度检测二、动态弯沉检测三、平整度检测二、动态弯沉检测三、平整度检测瑞典条分法是所有条分法的雏形。在它的假定中，滑裂面为圆弧面，忽略土条间的相互作用力,将土条底部法向应力简单地看作是土条重力在法线方向的投影。因此该法向力通过滑裂面的圆心，对圆心取矩时为零，从而使计算工作大大简化。瑞典条分法简单实用，适于手算。二、动态弯沉检测三、平整度检测二、动态弯沉检测三、平整度检测Bishop法静力简图二、动态弯沉检测三、平整度检测该公式右侧也含有安全系数Fs,不能直接解出Fs值，需要采用迭代法计算。首先，先假定Fs等于1，代人公式的右侧,计算出一个新的Fs值;如果算出的Fs不等于1,则用此Fs值再代人公式的右侧，计算出一个新的Fs值;如此反复迭代，直至前后两次的Fs值非常接近。通常只要迭代3~4次,就可以得到满足精度要求的解，而且迭代通常是收敛的。、动态弯沉检测三、平整度检测

4.圆弧滑动面假定的圆心辅助线的确定方法1）4.5H法二、动态弯沉检测三、平整度检测二、动态弯沉检测三、平整度检测2）36o线法路基路面工程折线滑动面的稳定性分析二、动态弯沉检测三、平整度检测1.折线滑裂面稳定性分析的适用情况沿斜坡地基表面或已知软弱层带滑动情况下的边坡稳定性分析中，如果已知的滑动面在路基横断面上可简化为直线，则可以用直线滑动面分析方法来分析。但实际工程中，这些滑动面也有可能不是直线，而是一条折线，这时就需要采用折线滑动面的边坡稳定性分析方法，不平衡推力法就是这样一种方法

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其原理是:当滑动面为多个坡度的折线倾斜面时，可按折线滑动面考虑。将滑动面上土体按折线段划分成若干条块,自上而下分别计算各土体的剩余下滑力(剩余下滑力=下滑力-抗滑力)，根据最后一块土体的剩余下滑力的正负值确定整个路堤的整体稳定性。运用该方法分析边坡安全性问题时，为避免过大误差，要求做到条分合理或对某些滑面作局部调整，以确保每一条块下滑面夹角小于10%。二、动态弯沉检测三、平整度检测2.其计算过程中的假定(1)危险滑动面的位置、形状已知，是由一组倾角已知的线段构成的一条折线。(2)沿折线折点将滑动土体划分的各个士条具有竖直边界，编号顺序由高到低。

(3)当前i-1个土条的总体抗滑力不足时，第i土条与i-1土条的竖直边界上受到i-1土条传递来的剩余下滑力Ei-1,作用方向与水平线夹角为αi-1,倾斜向下，如果前i-1个土条的总体抗滑力足够，则Ei-1=0。二、动态弯沉检测三、平整度检测3.剩余下滑力的基本计算公式其中，WQi为土条的重力与外加竖向荷载之和。αi为土条底部滑动面与水平方向的夹角。

其他符号意义同前。计算时，从第1块开始，逐块递推计算，当第n块的剩余下滑力En≤0时，则说明条块及以下各条块是稳定的。再从下一条块开始，重复上述步骤，计算各土条的剩余下滑力。

二、动态弯沉检测三、平整度检测En<0表示不会产生未平衡的推力，按1.25的安全系数考虑，该折线滑动面路基是安全的。如果En

>0则土体的滑动稳定性不满足要求，必须对土体采取加固措施。

不平衡推力法在划分土条后，其计算针对每一土

条分别进行,将上一土条计算出的剩余滑动力施加在下一土条上，如果计算出的剩余滑动力小于零，则认为前面的所有土条已能自平衡,取剩余滑动力为零进行下一土条的分析。

该分析方法也可以用于求出实际安全系数K,可以用试算法，步骤与上述相同，以上计算表明

K>1.25，增大该值

直到En

=0，对应的K值即为所求。路基路面工程直线滑动面的稳定性分析二、动态弯沉检测三、平整度检测1.适用范围：松散性的砂类土路基边坡，渗水性强、黏性差，边坡稳定主要靠其内摩擦力。失稳土体的滑动面近似直线形态。直线法是假定路基边坡滑坍时，滑动面为一平面，它适合于砂性类土填筑的路基边坡稳定性计算。原地面为近似直线的陡坡路堤，如果接触面的摩擦力不足，整个路堤亦可能沿原地面成直线形态下滑。二、动态弯沉检测三、平整度检测按照公路的有关设计规范，路堤边坡稳定性必须满足下式：当路堤中填料的黏聚力很小，可以忽略不计，这符合工程中偏安全原则。则带入上式得：考虑到一些不可预见的因素的影响，为安全可靠起见,工程上一般规定采用K≥1.25

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1.45作为路基边坡稳定性分析的界限值［K］。当计算K值小于容许［K］值时，则应放缓边坡，重新