邊坡穩(wěn)定性分析方法

1、.第二節(jié) 邊坡穩(wěn)定性分析方法力學(xué)驗算法和工程地質(zhì)法是路基邊坡穩(wěn)定性分析和驗算方法常用的兩種方法。1力學(xué)驗算法(1)數(shù)解法 假定幾個不同的滑動面，按力學(xué)平衡原理對每個滑動面進(jìn)行驗算，從中找出最危險滑動面，按此最危險滑動面的穩(wěn)定程度來判斷邊坡的穩(wěn)定性。此方法計算較精確，但計算繁瑣。(2)圖解或表解法 在圖解和計算的基礎(chǔ)上，經(jīng)過分析研究，制定圖表，供邊坡穩(wěn)定性驗算時采用。以簡化計算工作。2工程地質(zhì)法根據(jù)穩(wěn)定的自然山坡或已有的人工邊坡進(jìn)行土類及其狀態(tài)的分析研究，通過工程地質(zhì)條件相對比，擬定出與路基邊坡條件相類似的穩(wěn)定值的參考數(shù)據(jù)，作為確定路基邊坡值的依據(jù)。一般土質(zhì)邊坡的設(shè)計常用力學(xué)驗算法進(jìn)行驗算，用工

2、程地質(zhì)法進(jìn)行校核；巖石或碎石土類邊坡則主要采用工程地質(zhì)法進(jìn)行設(shè)計。3力學(xué)驗算法的基本假定滑動土楔體是均質(zhì)各向同性、滑動面通過坡腳、不考慮滑動土體內(nèi)部的應(yīng)力分布及各土條(指條分法)之間相互作用力的影響。一、直線滑動面法松散的砂類土路基邊坡，滲水性強，粘性差，邊坡穩(wěn)定主要靠其內(nèi)摩擦力。失穩(wěn)土體的滑動面近似直線狀態(tài)，故直線滑動面法適用于砂類土：如圖2-2-4所示，驗算時，先通過坡腳或變坡點假設(shè)一直線滑動面，將路提斜上方分割出下滑土楔體ABD，沿假設(shè)的滑動面AD滑動，其穩(wěn)定系數(shù)K按下式計算(按邊坡縱向單位長度計)：驗算的邊坡是否穩(wěn)定，取決于最小穩(wěn)定系數(shù)Kmin的值。當(dāng)Kmin1.0時，邊坡處于極限平衡

3、狀態(tài)。由于計算的假定，計算參數(shù)(r，c)的取值都與實際情況存在一定的差異，為了保證邊坡有足夠的穩(wěn)定性，通常以最小穩(wěn)定系數(shù)Kmin1.25來判別邊坡的穩(wěn)定性。但Kmin過大，則設(shè)計偏于保守，在工程上不經(jīng)濟(jì)。當(dāng)路堤填料為純凈的粗砂、中砂、礫石、碎石時，其粘聚力很小，可忽略不計，則式（2-2-3）變?yōu)椋菏?2-2-3)也適用于均質(zhì)砂類土路塹邊坡的穩(wěn)定性驗算。二、圓弧滑動面法用粘性土填筑的路堤，邊坡滑坍時的破裂面形狀為一曲面，為簡化計算，通常近似地假設(shè)為一圓弧狀滑動面。分析邊坡穩(wěn)定性時，按其各種不同的假設(shè)，有多種方法，但工程上普遍采用條分法(又稱瑞典法)及具簡化計算的表解法和圖解法。1條分法條分法是圓

4、弧滑動面穩(wěn)定性計算方法中一種具有代表性的方法。該法力的概念明確，使用范圍較廣，基本原理是靜力平衡，計算時取邊坡的單位長度。分條的目的，在于使計算結(jié)果較為精確。穩(wěn)定系數(shù)最小值Kmin，通過多道圓弧試算而得，計算工作量較大，分條不宜過多。條分法要求作圖準(zhǔn)確，盡量減少量取尺寸的誤差。(1)計算公式及其步驟1)如圖2-2-5所示，通過坡腳任意選定一個可能的圓弧滑動面AB，其半徑為R。將滑動土體分成若干個垂直土條，其寬度一般為24m，通常分810個土條，分條時，可結(jié)合橫斷面特征，如分在邊坡或地面變化點處，以便簡化計算。式中：ai為第i條土體弧段中心點的半徑線與通過圓心的垂線之間的夾角。3） 以圓心o點為

5、轉(zhuǎn)動圓心，半徑R為力臂，計算滑動面上各力對O點的滑動力矩，但應(yīng)注意在OY軸右側(cè)的Ti為正，是促使土楔體滑動的力；而在OY軸左側(cè)的Ti方向相反，其值為負(fù)，是抵抗土楔體滑動的力，其產(chǎn)生的力矩應(yīng)在滑動力矩中扣除。因此，滑動力矩為M滑(TiTi)R。計算土條重時，行車荷載換算的土柱應(yīng)計算在相應(yīng)的土條重Qi中。4)以O(shè)點為圓心，計算滑動面上各力對O點的抗滑力矩，M抗滑(Nif+cLi)R。5)求穩(wěn)定系數(shù)K：當(dāng)路堤由不同填料分層填筑而成時，式(2-2-6)中的各土條重應(yīng)為該土條所包含的各土層中重力之和，而各土條c、值，應(yīng)取該土條的底部弧段所處土層的數(shù)據(jù)。6)再假定幾個可能的滑動圓弧，按上述步驟分別計算相應(yīng)

6、的穩(wěn)定系數(shù)，在圓心輔助線上繪出穩(wěn)定系數(shù)對應(yīng)于圓心的關(guān)系曲線K=f(o)，在該曲線上找出最小的穩(wěn)定系數(shù)Kmin，與Kmin對應(yīng)的滑動面就是最危險的滑動面。當(dāng)Kmin (1.251.5)認(rèn)為邊坡是穩(wěn)定的。對Kmin的具體要求可根據(jù)土的特性、抗剪強度指標(biāo)的可靠程度、公路等級與路段的重要性和地區(qū)經(jīng)驗綜合考慮確定；當(dāng)尺Kmin1.25時，則應(yīng)放緩邊坡，再按上述方法進(jìn)行穩(wěn)定性驗算。各圓弧的圓心位置，可采用輔助線的方法確定。(2)確定圓心輔助線根據(jù)經(jīng)驗，最危險滑動面的圓心在一條直線上，該直線稱為圓心輔助線。確定圓心輔助線的方法有4.5H法和36法。1)4.5H法(如圖2-2-6所示)4.5H法的步驟如下：

7、由坡腳E向下引垂線并截取邊坡高度H得F點。 自F點向右引水平線并量取4.5H得M點。 連接坡腳E和坡頂S，求ES的斜度i01/m，根據(jù)i0由表2-2-2查得1、2的角值。自E點引與ES成1角的直線，又由S點引與水平線成2角的直線，兩直線交于l點。連接M與I，并向左上方延長，即得輔助線。如土僅有粘結(jié)力，而=0，則最危險滑動圓弧的圓心就是I點；如土除粘結(jié)力外還有摩擦力，則最危險滑動面的圓心將隨值的增加，而在輔助線上向外移動。4.5H法較精確，求出的穩(wěn)定系數(shù)值較小，此法適用于驗算重要建筑物的穩(wěn)定性。2)36法如圖2-2-7所示由E點作與水平線成36角的射線EF，即為輔助線，此法是一種簡化的方法。三、

8、工程地質(zhì)法在地形復(fù)雜地區(qū)修筑路基，重要是正確合理地確定路塹橫斷面的邊坡形狀和坡度。路塹邊坡，主要與當(dāng)?shù)氐墓こ痰刭|(zhì)、水文地質(zhì)、地面排水條件及邊坡高度、施工方法等因素有關(guān)，應(yīng)綜合分析論證確定。當(dāng)路線穿越礫石類、巖石類地區(qū)時，路塹邊坡破率主要運用工程地質(zhì)法確定。3臺階形 當(dāng)邊坡由多層土組成且高度較大(超過1520m)時，可供邊坡中部或土層變化分界處，設(shè)置寬度不小于1.0m的平臺，使邊坡成為臺階形，設(shè)置平臺可以增加邊坡的穩(wěn)定性，減少坡面沖刷。表2-2-4為礫石類土路塹邊坡資料。可供設(shè)計時參考選用。巖石路塹邊坡坡度，應(yīng)根據(jù)巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖石的風(fēng)化破碎程度、邊坡高度、地下水及地面水等因素綜合分析確定。在一般情況下，邊坡坡度可參照表2-2-5確定。巖石路塹邊坡高度超過30m時，其