路基设计与边坡稳定浙江建设课件

路基设计与边坡稳定浙江建设职业技术学院第三节路基设计与边坡稳定路基由宽度、高度和边坡坡度三者所构成路基的宽度取决于道路的技术等级路基的高度（包括路中心线的挖填深度，路基两侧的边坡高度）取决于纵坡设计及地形路基边坡坡度取决于地质、水文条件，并由边坡稳定性和横断面经济性等因素比较选定第三节路基设计与边坡稳定定义行车道宽度与其两侧路肩宽度之和路基宽度值根据设计通行能力及交通量大小而定路肩宽度值技术等级高的公路及城镇近郊的一般公路，尽可能增大，一般取1～3m，并铺筑硬质路肩一、路基宽度第三节路基设计与边坡稳定高速公路、一级公路路基标准横断面

第三节路基设计与边坡稳定分离式路基形式第三节路基设计与边坡稳定二、三、四级公路路基标准横断面图

第三节路基设计与边坡稳定城市道路路基标准横断面图第三节路基设计与边坡稳定第三节路基设计与边坡稳定路堤的填筑高度或路堑的开挖深度路基中心线处设计标高与原地面标高之差路基的填挖高度路肩边缘距原地面的高度（或指路槽底距原地面中心点的高度）路基最小填土高度路基处于中湿状态时的填土高度二、路基高度第三节路基设计与边坡稳定新建公路路基边缘标高；在设置超高、加宽地段，则为设置超高、加宽前的路基边缘标高改建公路可与新建公路相同，也可采用路中线标高设有中央分隔带的高速公路、一级公路中央分隔带的外侧边缘标高城市道路的设计标高道路中心线处的标高路基设计标高的一般规定第三节路基设计与边坡稳定坡高H与边坡宽度b之比值表示。一般记为1：m路基边坡坡率的大小取值应根据填料物理力学性质、边坡高度和工程地质条件进行合理选定三、路基边坡坡率第三节路基设计与边坡稳定一般土质路堤边坡坡度第三节路基设计与边坡稳定不宜陡于表6-4及表6-5规定当采用易风化的岩石填筑路堤时，边坡坡度应按土质路堤边坡设计填石路堤边坡坡率第三节路基设计与边坡稳定第三节路基设计与边坡稳定应从地貌和地质构造上判断其整体稳定性在遇到工程地质或水文地质条件不良的地层时，应尽量使路线避绕它对于稳定的地层，应考虑开挖后，是否会由于减少支承，坡面风化加剧而引起失稳土质路堑边坡形式及坡率应根据工程自然条件及施工方法，经力学分析综合确定2．路堑边坡第三节路基设计与边坡稳定边坡高度不大于20m时，边坡坡率不宜陡于表6-7规定土质路堑边坡坡率第三节路基设计与边坡稳定密实程度应通过挖坑试验判别其划分标准如表6-8所示黄土、红粘土、高液限粘土、膨胀土等特殊土质的挖方边坡形式及坡度应按《路基设计规范》相关规定确定土的密实程度确定第三节路基设计与边坡稳定（一）边坡稳定原理路基边坡破坏时形成一滑动面，滑动面的形状与土质有关四、边坡稳定性设计第三节路基设计与边坡稳定粘性土具有较大的粘聚力（c），而内摩擦角(φ)较小边坡滑坍时，滑动土体有时象圆柱体，有时象碗形松散的砂土、砂性土和砾（石）土具有较大的内摩擦角(φ)和较小的粘聚力（c）边坡滑坍时，滑动面类似于平面或折线面不同土质对滑动面形状的影响第三节路基设计与边坡稳定（1）边坡稳定性分析所需试验资料路堑或天然边坡取原状土的容量、内摩擦角和粘聚力路堤边坡应取与现场压实度一致的压实土的试验数据数据包括压实后土的容量、粘聚力和内摩擦角（二）计算参数第三节路基设计与边坡稳定应根据试验分析确定也可采用加权平均法求得边坡为多层土体时的计算参数确定第三节路基设计与边坡稳定对于折线形或阶梯形边坡，一般可取平均值图a)：取AB线图b)：取坡脚点B和坡顶点A的连线加权平均法中边坡的取值

第三节路基设计与边坡稳定路基承受汽车荷载作用，将车辆按最不利情况排列，并将设计车辆的相应加重车进行布置将车辆的设计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）以h0表示验算时将此当量高度土体连同滑动土体一并进行计算（2）汽车荷载当量换算第三节路基设计与边坡稳定N—横向分布的车辆数，单车道N=1，双车道N=2G—每一辆车的重力，kN；

—路基填料的容重，kN/m3；

L—汽车前后轴的总距，m；

B—横向分布车辆轮胎最外缘之间总距，m（2）汽车当量土柱高度的计算式第三节路基设计与边坡稳定B=N*b+(N-1)m+db—每一车辆的轮距,取1.8m；m—相邻两辆轮距,取1.3m；d—轮胎着地宽度；对一级公路和二级公路均为0.6m。横向分布车辆轮胎最外缘之间总距B第三节路基设计与边坡稳定可以分布在行车道（路面）的范围考虑到实际行车可能有横向偏移或车辆停放在路肩上，也可认为厚的当量土层分布在整个路基宽度上荷载分布宽度第三节路基设计与边坡稳定分类力学分析法工程地质法1．力学分析法根据滑动面形状分直线法验算和圆弧法验算前者适用于边坡破坏时，破裂面近似平面的砂类土后者适用于边坡破坏时，破裂面近似圆曲面的粘性土（三）边坡稳定性分析方法第三节路基设计与边坡稳定思路首先假定出若干个的可能滑动面，再按力学平衡原理，对每个可能的滑动面进行验算，从中找出最危险滑动面，以此来判断边坡的稳定性相关假设不考虑滑动土体本身内应力的不均匀分布滑动土体无局部的变形和移动极限平衡状态只在滑动面上达到力学分析方法第三节路基设计与边坡稳定（1）直线法验算路堤土楔体ABC沿假设滑动面AB滑动，计算稳定系数K（按纵向单位长度计）力学分析方法第三节路基设计与边坡稳定

F—沿滑动面AB方向的抗滑阻力，kN；T—沿滑动面AB方向的下滑力，kN；G—滑动土楔体ABC自重及路基顶面换算土柱重力之和，kN；

—滑动面AB对于水平面的夹角，（°）；φ—路堤填土的内摩擦角，（°）；c—路堤填土的粘聚力，kPa；L—滑动面AB的长度，m。稳定系数K第三节路基设计与边坡稳定先假定路堤边坡值然后通过坡角A点，假定3~4个可能的滑动面倾角值ωi，按式求出相应的稳定系数值Ki得出ωi与Ki的关系曲线在关系曲线上找到最小稳定系数数值及对应的极限破裂面倾斜角值计算思路第三节路基设计与边坡稳定一般取稳定系数K≥1.25试验所得的计算参数、c值与实际有一定的偏差，为了保证边坡有足够的安全储备不应取值过大而使工程不经济稳定系数K的取值第三节路基设计与边坡稳定K=1抗滑力等于下滑力，滑动土体处于极限平衡状态，此时路堤的极限坡度等于砂类土的内摩擦角，相当于自然休止角K>1路堤边坡处于稳定状态且与边坡高度无关K<1则不论边坡高度多少，都不能保持稳定砂类土的稳定系数K第三节路基设计与边坡稳定如图为一路堤横断面。已知填料为砂性土，容量γ=18.62kN/m3，粘结力c=0.98kPa，内摩擦角φ=350。试问该路堤边坡会不会沿滑动面AB产生滑动？[例6.3.1]第三节路基设计与边坡稳定解题步骤第三节路基设计与边坡稳定1）条分法基本原理先假定一圆弧滑动面，将圆弧滑动面上的土体划分为竖向土条结合横断面，划分在边坡变化处和地形变化处依次计算每一个土条沿滑动面的下滑力和抗滑力叠加计算整个滑动土体的稳定性判断路基边坡是否稳定（2）圆弧法验算第三节路基设计与边坡稳定a.通过坡脚任意选定可能的圆弧滑动面AB，其半径为R。取单位长的路段，将其划分为若干个垂直土条，其宽一般取2~4mb.计算每个土条的自重（包括其上部换算土柱的重力），引至滑动圆弧上，并分解到滑动面的法向和切线方向上验算步骤与计算公式

第三节路基设计与边坡稳定第三节路基设计与边坡稳定第三节路基设计与边坡稳定第三节路基设计与边坡稳定以最小稳定系数≥1.25来判定边坡稳定性若＜1.25，则边坡不安全措施可减缓边坡、降低路堤高度或修筑挡土墙，以增加边坡稳定性边坡稳定性判断

第三节路基设计与边坡稳定为了较快地找到最危险滑动面，减少试算工作量，根据经验，最危险滑动面圆心在一条线上，该线即是圆心辅助线确定圆心辅助线可以采用36°法和4.5H法2）危险圆心辅助线的确定第三节路基设计与边坡稳定①4.5H法第三节路基设计与边坡稳定4.5H法计算图式第三节路基设计与边坡稳定辅助线作图角度值表第三节路基设计与边坡稳定由荷载换算土柱部边缘S点（不计荷载时S点位于路基边缘）处作与水平线成36°角的射线SI，即得圆心辅助线②36°线法第三节路基设计与边坡稳定36°法和4.5H法均可不计荷载换算土层的高度，所得结果相差不大，可作简化计算确定圆心辅助线方法的计算结果相差不大为求解简便，一般用36°法4.5H法较精确，且求出的稳定系数K值最小，故常用分析重要建筑物的边坡稳定性36°线法与4.5H法的比较第三节路基设计与边坡稳定对照当地已有的具有类似工程地质条件，对处于极限平衡的天然斜坡和人工边坡情况进行调查分析，并用于路基断面的设计中，对路基边坡的稳定性进行分析挖方路基边坡的形状和坡度常用这一方法来分析路基边坡的稳定性对比分析时，要考虑各方面的因素，包括岩石（土）性质、工程地质和水文地质条件、拟用施工方法、边坡形状等2．工程地质法第四节路基的附属设施“路基设计应重视排水设施与防护设施的设计，取土、弃土应进行专门设计，防止水土流失，堵塞河道和诱发路基病害”合理设置取土坑、弃土堆、护坡道、碎落台、堆料坪以及错车道等《标准》相关规定第四节路基的附属设施取土坑在公路沿线挖取土方填筑路基或用于养护所留下的整齐土坑弃土堆将开挖路基所废弃的土堆放于公路沿线一定距离的整齐土堆一、取土坑与弃土堆第四节路基的附属设施取土坑第四节路基的附属设施合理选择地点尊重沿线区域规划。要结合当地农田、水利规划，生态平衡，发展利用等需要不得影响路基主体的的使用功能，确保路基的稳定采用必要的排水，防护和绿化措施，避免水土流失相关注意事项第四节路基的附属设施平原地区，用土量较小时，沿道路两侧设置取土坑深度约为1.0m或稍大，宽度依据用土数量和用地允许而定堤顶与坑底高差（边坡高度）h≥3.0m时，在路基坡脚与坑之间设宽度不小于1.0m的护坡道坑底设纵横排水坡及相应设施1．取土坑第四节路基的附属设施填方路基附近，考虑经济性与自然环境因素取土坑尺寸第四节路基的附属设施堆放规则，进行适当碾压应采取必要的排水、防护和绿化措施设在就近低地或路堑的下边坡一侧，当地面横坡小于1：5时，可设在两侧2．弃土堆第四节路基的附属设施护坡道加宽边坡横距减少边坡平均坡度增加边坡整体稳定性护坡道宽度至少为1.0m护坡道宽度d视边坡高度h而定碎落台在边沟外侧或路堑边坡中间以供风化碎落土石块积聚，养护时再作定期清除宽度一般为1.0~1.5m二