路基边坡设计-课件

第四章路基边坡稳定性设计

一般路基——套用典型横断面图（无需论证和验算）高路基、深路堑、浸水沿河路堤、特殊地质地段的路基个别设计，稳定性验算用以确定合理的路基横断面形式

第一节边坡稳定性分析原理与方法一、边坡稳定原理㈠破裂面1、用力学方法进行边坡稳定性分析时，为简化计算，都按平面问题处理2、松散的砂性土和砾石内摩擦角较大，粘聚力较小，破裂面近似直线破裂面法。3、粘性土粘聚力较大，内摩擦角较小，破裂时滑动面为圆柱形、碗形，近似于圆曲面，采用圆弧破裂面法1ppt课件2ppt课件3ppt课件(二）在进行边坡稳定性分析时，近似方法并假定1、不考虑滑动主体本身内应力的分布2、认为平衡状态只在滑动面上达到，滑动主体整体下滑3、极限滑动面位置通过试算来确定二、边坡稳定性分析的计算参数路堑：天然土层中开挖，土类别、性质天然生成的路堤：人工填筑物、填料性质和类别多为人为因素控制，对于土的物理力学数据的选用以及可能出现的最不利情况，力求能与路基将来实际情况一致。㈠所需土的试验资料：1、对于路堑或天然边坡取：原状土的容重r，内摩擦角Φ，粘聚力c2、对路堤边坡：取与现场压实度一致的压实土试验数据。r

、Φ、c同上4ppt课件

※路堤各层填料性质不同时，所采用验算数据可按加权平均法求得。5ppt课件（二）边坡稳定分析的边坡取值

边坡稳定性分析时，对于折线型或阶梯形边坡，一般可取平均值。6ppt课件㈢汽车荷载当量换算

路基承受自重作用、车辆荷载（按车辆最不利情况排列，将车辆的设计荷载换算成相当于土层厚度Ｈ0）Ｈ0称为车辆荷载的当量高度或换算高度。b-每一车辆的轮胎外缘之间的距离d-相邻两辆车轮台之间的净距7ppt课件B=Nb+(N-1)d8ppt课件

荷载分布宽度：⑴可分布在行车道宽度范围内⑵考虑实际行车有可能偏移或车辆停放在路肩上，也可认为Ｈ1厚当量土层分布于整个路基宽度上。三、边坡稳定性分析方法：※力学分析法：

1、数解法—假定几个滑动面力学平衡原理计算，找出极限滑动面。

2、图解或表解法—在计算机或图解的基础上，制定图或表，用查图或查表来进行，简单不精确。㈠力学分析法：直线法—适用于砂土和砂性土（两者合称砂性土）破裂面近似为平面。圆弧法—适用于粘性土，破裂近似为圆柱形9ppt课件

1、直线法：

1）均质砂类土路堤边坡10ppt课件11ppt课件2）均质砂类土路堑边坡TNQ12ppt课件

2、圆弧法

粘性土滑坍时破裂面为曲面近似为圆弧滑动面※条分法：①将圆弧滑动面上土体划分为若干竖条②依次计算每一土条沿滑动面的下滑力和抗滑力③叠加计算整个土体的稳定性

计算精度与分段数有关越大越精确，一般为8～10段。结合横断面特性，划分在边坡或地面坡度变化处以简化计算。假定：1土体均质，各向同性2滑动面通过坡脚3不计各土条间侧向力的作用13ppt课件※（1）圆弧法基本步骤：①通过坡脚任意选定可能滑动面AB，半径为R，纵向单位长度，滑动土体分条（5~8）②计算每个土条重Gi（土重、荷载重）垂直滑动面法向分力③计算每一段滑动面抵抗力NitgΦ（内摩擦力）和粘聚力cLi（Li为I小段弧长）④以圆心o为转动圆心，半径R为力臂。计算滑动面上各点对o点的滑动力矩和抗滑力矩。14ppt课件⑤求稳定系数k⑥再假定几个可能的滑动面，计算相应k值在圆心辅助线MI上绘出，稳定系数k1，k2……kn对应于O1,O2……On的关系曲线K=f（O）与曲线f（O）相切即为极限滑动面kmin在1.25～1.5之间15ppt课件⑦稳定系数k取值[k]=1.25～1.50当计算k小于容许值[k]应放缓边坡，从新拟订横断面，在按下述方法进行边坡稳定性分析⑴4.5H法步骤：①由坡脚A向下引垂线量取路堤高Hc②由c沿水平线量取4.5H设D

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③在A点作与边坡夹角β1，B点作与水平线夹角β2的两直线AO、BO交与O点④连接DO并向外延伸

4.5H法精确用于分析重要建筑物的稳定性⑵36º法方法：坡顶B处作与坡顶水平线成36º的直线BE17ppt课件2、毕肖普法路堤的堤身稳定性、路堤和地基的整体稳定性已采用简化的毕肖普法进行分析计算。a18ppt课件假设滑动面上抗剪强度与切向力平衡:b把b式带入a式19ppt课件由圆弧法边坡稳定系数以及得到边坡稳定系数取得20ppt课件土条竖向力，KN，包括土条自重及竖向外力，①当土条滑弧位于地基中时：②当土条滑弧位于路堤中时：土条i地及部分重力U地基平均固结度土条i路堤部分重力土条i竖向外力21ppt课件第三节浸水路堤稳定性一、河滩路堤受力：普通路堤外力、自重、浮力（受水浸泡产生浮力）、渗透动水压力（路堤两侧水位高低不同时，水从高的一侧渗透到低的一侧产生动水压力）最不利情况：水位降落时动水压力指向河滩两侧边坡，尤其当水位缓慢上涨而集聚下降时，对路堤最不利。二、渗透动水压力的作用22ppt课件

三、渗透动水压力的计算—浸润曲线与滑动面之间的土体面积—水的容重，取10kn/23ppt课件

三、河滩路堤边坡稳定性验算。河滩路堤最不利情况：最高洪水位骤然降落时通常采用圆弧法（条分法）计算公式如下：24ppt课件25ppt课件

注意情况：1、砾石、片石等无粘性透水材料填筑的路堤水位变化时，不发生动水压力D=0，C=0，Cb=02、用不透水或透水极小的粘性土填筑的路堤水位变化时，不发生动水压力D=03、用一般粘性土（亚粘土、亚砂土）填筑的路堤水位变化时，堤身产生动水压力必须绘制浸润曲线（假定为直线，坡度为降落曲线的平均坡度）用前式计算4、河滩路堤的安全系数，一般规定不小于1.25，按最大洪水位验算时，其安全系数可采用k≥1.1526ppt课件

第二节陡坡路堤稳定性验算地面横坡陡于1：2.5（土质路堤）或陡于1：2（不易风化的岩石基底）或不稳固山坡上的路堤，需验算路堤边坡的稳定性以预防路堤沿地面陡坡下滑。滑动面可分为：路堤沿基底接触面滑动路堤连同基底下的山坡覆盖层沿基岩面下滑验算中：①应采用滑动面附近较为软弱的土的有关数据②假定滑动面上土体沿滑动面整体滑动

27ppt课件1、滑动面为单一坡度倾斜面时（直线滑动面稳定性验算）整个路堤沿直线斜坡面滑动的下滑力E为剩余下滑力E指滑动面上的土体下滑力T与抗滑力R之差值，并考虑安全系数K（规范规定K大于等于1.3）28ppt课件1、直线滑动面陡坡路堤稳定性验算滑动面为单一坡度的倾斜面。

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※当验算设得下滑力E为零或负值时，此路堤可认为是稳定的即：E≤0路堤稳定30ppt课件

2、折线滑动面稳定性验算步骤：①将折线划分为几个直线段路堤按各直线划分为若干块土体②从上侧山坡到下侧山坡，逐块计算每块沿滑动面的下滑力③最后一块土体下滑力大于零不稳定，小于或等于零稳31ppt课件

※若算得第n块土体下滑力En为负值，则可不列入下一块土体的计算（保守算法）En平行于各相应土块的滑动面，最后一块土体En为正值时土体不稳定剩余下滑力：En≤0稳定