第4章 路基邊坡穩(wěn)定性分析

1、道路工程道路工程 第第4章章 路基邊坡穩(wěn)定性分析路基邊坡穩(wěn)定性分析 第一節(jié)第一節(jié) 路基邊坡穩(wěn)定性分析原理與方法路基邊坡穩(wěn)定性分析原理與方法 工程地質(zhì)法工程地質(zhì)法 力學(xué)驗(yàn)算法力學(xué)驗(yàn)算法 路基邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算的參數(shù)路基邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算的參數(shù) 容重容重(kN/m3) 內(nèi)摩擦角內(nèi)摩擦角() 粘聚力粘聚力c(kPa) 路塹或天然邊坡路塹或天然邊坡：原狀土； 路堤邊坡路堤邊坡：與現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度一致的壓實(shí)土的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 多層土體：多層土體： 1.加權(quán)平均法 2.通過合理的分段，直接取用不同土層的參數(shù)值。 路堤各層填料性質(zhì)不同時(shí)，所采用驗(yàn)算數(shù)據(jù)可按加權(quán)平路堤各層填料性質(zhì)不同時(shí)，所采用驗(yàn)算數(shù)據(jù)可按加權(quán)平 均法求得。均法

2、求得。 一、力學(xué)驗(yàn)算法一、力學(xué)驗(yàn)算法 破裂面破裂面 1 1、用力學(xué)方法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，都按平、用力學(xué)方法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，都按平 面問題處理面問題處理. . 2 2、松散的砂性土和礫石內(nèi)摩擦角較大，粘聚力較小，破裂面近、松散的砂性土和礫石內(nèi)摩擦角較大，粘聚力較小，破裂面近 似直線破裂面法。似直線破裂面法。 3 3、粘性土粘聚力較大，內(nèi)摩擦角較小，破裂時(shí)滑動(dòng)面為圓柱形、粘性土粘聚力較大，內(nèi)摩擦角較小，破裂時(shí)滑動(dòng)面為圓柱形、 碗形，近似于圓曲面，采用圓弧破裂面法碗形，近似于圓曲面，采用圓弧破裂面法 一、力學(xué)驗(yàn)算法一、力學(xué)驗(yàn)算法 基本假定基本假定 滑動(dòng)體為剛體滑動(dòng)體

3、為剛體 不考慮滑動(dòng)主體本身內(nèi)應(yīng)力的分布不考慮滑動(dòng)主體本身內(nèi)應(yīng)力的分布 認(rèn)為平衡狀態(tài)只在滑動(dòng)面上達(dá)到，滑動(dòng)主體整體下滑認(rèn)為平衡狀態(tài)只在滑動(dòng)面上達(dá)到，滑動(dòng)主體整體下滑 一、力學(xué)驗(yàn)算法一、力學(xué)驗(yàn)算法 基本假定基本假定 滑動(dòng)體為剛體滑動(dòng)體為剛體 不考慮滑動(dòng)主體本身內(nèi)應(yīng)力的分布不考慮滑動(dòng)主體本身內(nèi)應(yīng)力的分布 認(rèn)為平衡狀態(tài)只在滑動(dòng)面上達(dá)到，滑動(dòng)主體整體下滑認(rèn)為平衡狀態(tài)只在滑動(dòng)面上達(dá)到，滑動(dòng)主體整體下滑 1 直線法直線法路堤路堤 下滑力下滑力： 抗滑力抗滑力： sin QT cLtgQRcos sin cos Q cLtgQ T R K安全系數(shù)安全系數(shù)： 適用于砂土和砂性土邊坡。適用于砂土和砂性土邊坡。 通

4、過坡腳A點(diǎn)，假定34個(gè)可能的破裂面，求出相 應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)Ki值，得出Ki與i的關(guān)系曲線。在關(guān) 系曲線上找到最小穩(wěn)定系數(shù)值Kmin，及對(duì)應(yīng)的極限 破裂面傾斜角值。 直線法直線法路塹路塹 )()( sin cos 00 ctgactgaf Q cLtgQ T R K tgf h c a 2 0 令dK/d0，可求K最小時(shí)破 裂面傾斜角0值。 csc 0 0 0 af a ctgctg csc(2)2( )000min afactgfaK 直線法直線法 K1 土鍥體穩(wěn)定； K=1 極限平衡狀態(tài)； K 0 0不穩(wěn)定不穩(wěn)定 折線法陡坡路堤穩(wěn)定性分析示例折線法陡坡路堤穩(wěn)定性分析示例 請(qǐng)用剩余下滑力方法分析

5、下圖所示的折線坡上請(qǐng)用剩余下滑力方法分析下圖所示的折線坡上 路堤的抗滑穩(wěn)定性。路堤的抗滑穩(wěn)定性。已知：已知： 1) 路堤的幾何參數(shù)如圖所示，其中： 2) 土的參數(shù)為： ， ， ； 3) 作用在路堤上的超載 ； 4) 抗滑安全系數(shù) 。 707. 0sin 1 707. 0cos 1 0 . 1tan 1 242. 0sin 2 970. 0cos 2 25. 0tan 2 mkNq/10 25.1k 15 kPac10 3 /18mkN 4.06.08.0 mkNq/10 2 1 2.0 6.0 2.0 2.0 圖4.1 折線邊坡抗滑穩(wěn)定性分析 圖中尺寸單位均為 m 計(jì)算計(jì)算： 1) 1) 首先

6、求土塊的剩余下滑力；首先求土塊的剩余下滑力； 的面積：的面積：S S1 11/2(4+6)1/2(4+6)2+1/22+1/26 66=28 m6=28 m2 2 的重量：的重量：G G1 1=28=2818=504 kN/m18=504 kN/m 的抗滑力：的抗滑力：R R1 1=1/K(G=1/K(G1 1+q+q b b1 1)cos)cos1 1tgtg c c L L1 1 1/1.255441/1.255440.7070.7070.2680.26810106.0/0.7076.0/0.707 150.36kN/m 150.36kN/m 的下滑力：的下滑力：T T1 1= =（G G

7、1 1+q+q b b1 1）sinsin1 15445440.7070.707 384.608 kN/m384.608 kN/m 所以，的剩余下滑力為：所以，的剩余下滑力為：F F1 1T T1 1R R1 1234.25 kN/m234.25 kN/m 2) F 2) F1 1當(dāng)作外力，求土塊的剩余下滑力；當(dāng)作外力，求土塊的剩余下滑力； 的面積：的面積：S S2 24 48=32 m8=32 m2 2 的重量：的重量：G G2 2=32=3218=576 kN/m18=576 kN/m 的抗滑力：的抗滑力：R R2 2=1/K(G=1/K(G2 2+q+q b b2 2F F1 10.70

8、7)0.707)tgtg c c L L2 2 1 / 1 . 2 5 7 8 1 . 6 11 / 1 . 2 5 7 8 1 . 6 1 0 . 2 6 80 . 2 6 8 1 01 0 4 . 0 4 . 0 199.58 kN/m199.58 kN/m 的下滑力：的下滑力：T T2 2=F=F1 10.7070.707234.25234.250.7070.707 165.61kN/m165.61kN/m 的剩余下滑力為：的剩余下滑力為：F F2 2T T2 2R R2 2-33.97 kN/m0-33.97 kN/m0， 也即和可以自平衡，所以令也即和可以自平衡，所以令F F2 2為

9、為0 0，不帶入下塊計(jì)算，不帶入下塊計(jì)算。 3) 3) 求土塊的剩余下滑力；求土塊的剩余下滑力； 的面積：的面積：S S3 31/21/28 88=32 m8=32 m2 2 的重量：的重量：G G3 3=32=3218=576 kN/m18=576 kN/m 的抗滑力：的抗滑力：R R3 3=1/KG=1/KG3 3coscos2 2tgtg c c L L3 3 1/1.255761/1.255760.970.970.2680.26810108.0/0.978.0/0.97 185.8 kN/m185.8 kN/m 的下滑力：的下滑力：T T3 3= G= G3 3sinsin2 25765760.2420.242 139.4 kN/m139.4 kN/m 的剩余下滑力為：的剩余下滑力為：F F3 3T T3 3R R3 3-46.4 kN/m0-46.4 kN