铁道工程电子教材路基的稳定性

概述路基是轨道的基础，也称线路下部结构。如果路基不稳定，则自然影响上部结构的稳定和使用。但由于客观和人为的多种因素的影响，在实际工作中，从技术标准到设计施工，能真正把吃苦工程当作基础、当作一种土木结构物对待是较困难的。随着经济的发展，大轴重、高密度、高速度的设计要求和运营技术已经提出并开始发展，这就对路基的稳定提出了更高的要求。实践表明，过去那种“重结构、轻路基”的做法已给运营带来了严重后患。因此，随着高速、重载技术的发展，必须提高路基的设计严格控制工程质量，从而保证提供一个稳定可靠的下部基础结构。在边坡稳定计算方法中，通常采用整体的极限平衡方法来进行分析。根据边坡不同破裂面形状而有不同的分析模式。边坡失稳的破裂面形状按土质和成因不同而不同，粗粒土或砂性土的破裂面多呈直线形；细粒土或粘性土的破裂面多为圆弧形；滑坡的滑动面为不规则的折线或圆弧状。这里将主要介绍边坡稳定性分析的基本原理以及在某些边界条件下边坡稳定的计算理论和方法。一、边坡稳定性计算方法在边坡稳定计算方法中，通常采用整体的极限平衡方法来进行分析。根据边坡不同破裂面形状而有不同的分析模式。边坡失稳的破裂面形状按土质和成因不同而不同，粗粒土或砂性土的破裂面多呈直线形；细粒土或粘性土的破裂面多为圆弧形；滑坡的滑动面为不规则的折线或圆弧状。这里将主要介绍边坡稳定性分析的基本原理以及在某些边界条件下边坡稳定的计算理论和方法。（一）直线破裂面法所谓直线破裂面是指边坡破坏时其破裂面近似平面，在断面近似直线。为了简化计算这类边坡稳定性分析采用直线破裂面法。能形成直线破裂面的土类包括：均质砂性土坡；透水的砂、砾、碎石土；主要由内摩擦角控制强度的填土。图9－1为一砂性边坡示意图，坡高H，坡角β，土的容重为γ，抗剪度指标为c、φ。如果倾角α的平面AC面为土坡破坏时的滑动面，则可分析该滑动体的稳定性。沿边坡长度方向截取一个单位长度作为平面问题分析。图9-1砂性边坡受力示意图已知滑体ABC重W，滑面的倾角为α，显然，滑面AC上由滑体的重量W=γ（ΔABC）产生的下滑力T和由土的抗剪强度产生的抗滑力Tˊ分别为：T=W·sina和则此时边坡的稳定程度或安全系数可用抗滑力与下滑力来表示，即为了保证土坡的稳定性，安全系数Fs值一般不小于1.25，特殊情况下可允许减小到1.15。对于C=0的砂性土坡或是指边坡，其安全系数表达式则变为从上式可以看出，当α=β时，Fs值最小，说明边坡表面一层土最容易滑动，这时傲口肆当雄F念s施=1觉时，叛β池=误φ渡，表库明边剖坡处亲于极政限平斑衡状航态。个此时笼β磨角称杏为休竹止角予，也绣称安钓息角罗。盆东召此爷外，普山区和顺层孙滑坡解或坡垦积层毒沿着祖基岩诚面滑眨动现翁象一寇般也里属于折平面捷滑动郊类型防。这剃类滑搂坡滑广动面塘的深污度与脱长度窝之比浆往往涉很小败。当拴深长废比小麦于蒜0.回1时灾，可揭以把炎它当芦作一极个无虹限边危坡进启行分胡析。倦图筐9族-2盈表示秩一无签限边疫坡示须意图东，滑捐动面抗位置悟在坡乖面下锯H都深度孔处。唤取一陪单位击长度裙的滑腿动土会条进劳行分扶析，州作用钓在滑权动面商上的汤剪应显力为裁,在惊极限组平衡命状态盖时，绪破坏厨面上挑的剪纱应力敏等于形土的柜抗剪珠强度玻，即我得待井氧式中出N园s举=哄c/枕斗γ馋H换称为膨稳定擦系数洽。通速过稳壁定因忘数可派以确榨定吹α太和爆葵φ辈关厘系。誓当搂c及=0双时倍，即偶无粘湖性土全。返α熔=淋φ已，煌与前削述分封析相婶同。算二对圆挤弧条映法杠洽根据姜大量垫的观颈测表钟明，织粘性杨土自册然山柄坡、耀人工导填筑辛或开拜挖的跑边坡周在破痰坏时唉，破摇裂面固的形扯状多捐呈近危似的施圆弧列状。球粘性压土的辟抗剪恋强度叮包括名摩擦何强度度和粘风聚强麻度两己个组疮成部驳分。堡由于振粘聚谱力的洗存在赞，粘卷性土咐边坡壳不会宅像无沙粘性餐土坡立一样碍沿坡热面表段面滑纯动。叉根据德土体费极限爪平衡逮理论恐，可心以导凭出均超质粘布这坡鹊的滑昌动面视为对削数螺欺线曲裁面，牲形状颈近似充于圆些柱面祥。因杏此，津在工盘程设素计中酱常假秀定滑宇动面辛为圆单弧面迁。建瓦立在笔这一歉假定亲上稳胖定分确析方凡法称本为圆魔弧滑裳动法氧和圆越弧条蚀分法地。皆棉单1.丽圆暂弧滑懂动法馆颗讯19羽15倘年栽瑞典园彼得雨森（脊K躁.E菜.P酿et阅te显rs刻on戴）袋用圆你弧滑顶动法提分析县边坡赤的稳权定性宜，以拒后该甜法在档各国押得到炒广泛芦应用慌，称叫为瑞狭典圆丢弧法扒。躁图贱9渴－假3介表示芦一均需质的短粘性管土坡岩。归AC鞠为可稻能的江滑动杀面，龟景O拉为圆搅心，谢窝R迎为半贴径。怖假定蜜边坡渴破坏许时，雁滑体瓶A浸BC搞在棕自重竿集W作田用下轰，沿尚霸AC适绕荐O蔽点整巨体转啦动。角滑动歼面馅AC抛上的疼力系额有：桂促使狮边坡讽滑动龄的滑秀动力欢矩旦M渣s兴=停W浑·球d；湾抵抗割边坡皱滑动浆的抗拔滑力符矩，次它应猴该包成括由塌粘聚驱力产迹生的阅抗滑包力矩反具M坦r晕=容c侍·龄AC徒·罚R忧，此怎外还汁应有坏由摩嚼擦力叠所产峡生的麦抗滑鸡力矩久，这令里假之定灭φ允＝原0富。变边坡础沿勉AC殊的扔安全蜓系数掀蹄F背s好用作螺用在拔A夜C尤面诱上的搂抗滑缓力矩蔽和下械滑力花矩之伏比表司示，揪因此杯有数齐田这就戏是整全体圆能弧滑术动计宅算边组坡稳惑定的然公式裂，它贫只适挖用于决熔φ鼓＝板0叫的续情况肤。导逝着蹈图9茎-3熊边繁坡整职体滑号动枯亩三耽抛殖箭碌溉猜科2.晚瑞狭典条摊分法捷村前述耽圆弧腊滑动毒法中扰没有裙考虑乒滑面茂上摩腹擦力机的作某用，基这是际由于粱摩擦度力在饼滑面项的不互同位绣置其乒方向链和大赞小都他在改详变。督为了掀将圆卡弧滑启动法矮应用腹于蜘φ锹＞歉0围的骡粘性边土，寸在圆你弧法聋分析班粘性献土坡简稳定雨性的裂基础万上，般瑞典凝学者钉F陪el极le傍ni曲us纲提道出了鼻圆弧冰条分菠析法装，也聋称瑞摧典条泡分法刃。条折会法极就是酷将滑故动土武体竖冶向分传成若论干土情条，估把土刘条当螺成刚繁塑体麻，分朱别求惠作用邮于各载土条顿上的峡力对驴圆心饥的滑地动力裕矩和征抗滑呜力矩逆，然主后按努式（惯9疤-5遣）院求土编坡的俱稳定竿安全捡系数岗。倦羊采螺用分拆条法腊计算撕边坡时的安喊全系僚数妹F缠，如兼图率9军－激4枝所示秘，将袄滑动瞎土体荒分成吩若干送土条驶。土榆条的腐宽度山越小鸽，计成算精血度越狠高，剩为了灾避免你计算巩过于淹繁琐急，并桌能满终足设是计要村求，死一般除取宽露为最2畏～男6m翠并化应选柴择滑钥体外释形变被休和催土层睁分界甲点作购为分桶条的桃界限祸。于补任意亦第彼i非条上僚的作抖用力贫如下韵。纵图9塘-4轿瑞赴典条踩分法捉世涉(1欲)土待条的塑自谁。其勇中竿γ荣为土末的容识得，茄赌为盟土条阁的断夕面面陈积。基将咏沿久其断灾面积塞的形吵心作跳用至乘圆弧并滑面敬上并粮分解知成垂桥直滑采面的贪法向透分力贪除和洪切于你滑面焦的切箩向分状力教，张由图哑9罗－秤4玩（旗b规）柳可知抵：降把只显然顿，竹是执推动袄土体覆下滑狐的力阅。但映如果糟第悦i惯条们锯于滑贴弧圆辞心铅蕉垂线骄的载胶侧（勾坡脚板一边稻），订则挨起抗抄滑作岁用。羊对于您起抗湾滑作毙用的岂切向礼分力沃采用民符号杰T睛′再表示拣。因生作辛用线获能过绣滑弧山圆心吹O蚀点励力矩榴为零陪，对亿边坡振不起边滑动盗作用堂，但惨津决定绞着滑影面上领抗剪显强度抚的大蛮小。帆组赠(2贝)滑哥面上璃的抗鹿滑力薯S激，方办向与太滑动病方向脱相反拾。根樱据库能仑公母式应颂有忠S=药N肺i足t乖an迷φ涛+总cl刺i分。迅式中歉天l搭i怎为沉第廊i迹条桃的滑较弧长砍。门联结(3抖)土茎条的友两个赛侧面它存在敬着条鞠块间演的作艰用力枕。作僻用在涛i姥条吐块的辟力，吗除重但力绿外斧，条弦块侧肿面砍ac断和散扒bd或作用膝有法抹向力共阁P险i励、右P峡i尺+1守，逗切向态力蔬H抽i基、鸡H记i诉+1意。批如果贸考虑怖这些属条间营力，晚则由脉静力吼平衡缎方程反可知疗这是闻一个倾超静沙定问户题。鸟要使陪问题足得解恼，由高两个墓可能概的途正径：柔一是惨抛弃裕刚体熟平衡删的概饿念，条把土组当做淋变形皂体，享通过尚对土府坡进末行应翼力变侄形分玉析，宇可以册计算熔出滑眉动面笔上的赛应力组分布纸，因扭此可霉以不箭必用率条分摸法而给是用快有限顽元方缠法。界另一滋途径扒是仍揭以条票分法轮为基惑础，毙但对新条块砌间的勿作用虑力作应一些方可以准接受藏的简备化假阵定。供叉滴Fe你ll异en彼iu付s清假定盖不计旺条间脆力的纳影响匀，就翅是将摆土条酸两侧窝的条停件力飞的合棍力近椅似地属看成很大小舍相等桶、方往向相恶反、北作用锅在同物作用烘面上蛮。实呈际上油，每深一土共条两李侧的汗条间苗力是汤不平乎衡的扯，但卵经验录表明馒，土誓条宽忘度不项大时另，在江土坡漆稳定皂分析弊中，瓶忽略怒条间式力的曲作用旬对计挥算结首果的顽影响闯不显踢著。眨罚赵将经作用闯在各羽段滑蹈弧上未的力翁对滑证动圆阴心取豪矩，昌并分乒别将狂抗滑环作用奔、下造滑作企用的纱力矩练相加始得出榨用在屋整个坝滑弧誉上的勤抗滑个力矩爬以及振滑动笋力矩丛的总炊和，因即桃扶落将抗纹滑力纷矩与玻下滑归力矩丛之比吊定义凑为土属坡的举稳定狂安全宁系数赚，即金衰墙谢兵这就族是瑞集典条哀分法监稳定覆分析麦的计宿算公拢式。塘该法动应用愧的时违间很承长，限积累握了丰左富的剑工程园经验鼻，一量般得影到的驶安全训系数辜偏低停，即润偏于天安全武，故赛目前拆仍然意是工省程上辈常用抄的方婆法。舰歌报（三苹）毕植肖普历法瓦易枯从前票述瑞散典条诱分法枕可以乏看出匙，该航方法朵的假砖定不五是非辅常精袖确的蚕，它仰是将亩不平疤衡的弱问题妨按极室限平皆衡的趴方法品来考端虑并桌且未筹能考瓦虑有河效应僵力下率的强黄度问苏题。状随着拥土力套学学罢科的准不断树发展垃，不家少学秧者致爹力于写条分跑法的赴改进笛。一局是着汉重探昆索最惜危险滑滑位耗置的涨规律驳，二描是对氏基本际假定怖作些山修改请和补距充。抹但直帐到毕床肖普佣（鸦A.房N.毅Bi展sh庭op不）味于丽19篇55肆年吸担出叛了安椅全系转数新唉定义退，条粒分法船这五攻方法也才发橡生了票质的梦飞跃快。毕身肖普巩将边案坡稳筋定安络全系息数定耍义为欺滑动狼面上真土的雄抗剪拐强度骗屡τ且f膝与摄实际奖产生果的剪丈应力燕纽τ陕之北比，释即五赴典漏涉具丙优脏拣食式宗可鞋棕乐（盟9-陕7）幕良可这一龄安全五系数由定义培的核攀心在河于一剃是能苍够充碎分考弯虑有塌效应映力下统的抗勿剪总特是；洋二是斩充分世考虑雹了土叼坡稳吨定分挪析中炼土的料抗剪坑强度栋部分辅发挥线的实秃际情衬况。钻这一接概念菊不公狸使其殃物理室意义早更加庭明确真，而吩且使竿用范批围更选广泛弦，为践以后罪非圆胞弧滑永动分乡析及植土条伏分界欠面上神条间霜力的堂各种枪考虑顽方式芬提供约了有换得条涨件。他湖抓由图去9房－馒5铁所伞示圆贸弧滑所动体泥内取毅出土斤条粮i则进悄行分凤析，泡则土翅条的送受力粗如下赴：伶土条禽重俱W虚i傲引狱起的唐切向丰反力久钻T爱i勺和法辈向反多力壶N追i统，染分别砖作用启在该滤分条区中心陡处筹土条季的侧倘百分紫别作牵用有饰法向逗力巩P栗i边、勒顺P宅i+软1不和切卡向力才荣H令i星、将H骂i支+1扛。眨图9再-5郑毕贺肖普散法条撇块作监用力绝分析况懒笨由土杂条的扩竖向泊静力失平衡马条件糕有谷∑落F越z脱，即加萍蜡送若（贸9-衬8）正贫当租土条库未破译坏时委，滑呀弧上女土的略抗剪饿强度吹只发荷挥了叼一部吐分，钳毕肖股普假誉定其候什与枣滑面戴上的信切向汇力相钻平衡粥，这璃里考猛虑安歪全系跪数的数定义娱，且挤Δ预H并i跟=醉H致i+润1信-战H畅i芽即影券叹什欲挖（声9-抚9）唤紫锋将（赢9谷－桌9登）弓式代呈科（租9栗－青8捧）详式则棋有令忧午护李胶织们脏蜂（摩9-筐10陕）新新颈则昆大沫动拣起延陆宇纪(9迟-1槐1)拘绍斥考虑殖整个燃滑动暖土体轨的极鉴限平葡衡条蛮件，愈些时鞋条间壁力庸P途i显和隔H科i搬成对括出现钩，大俱小相椒等、颜方向痕相反瞒，相寺互抵咱消。拆因此眉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