路基穩(wěn)定性分析計算ppt課件

1、第四章 路基穩(wěn)定性分析計算第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 直線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析直線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析第三節(jié)第三節(jié) 曲線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析曲線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析第四節(jié)第四節(jié) 軟土地基的路基穩(wěn)定性分析軟土地基的路基穩(wěn)定性分析第五節(jié)第五節(jié) 浸水路堤的穩(wěn)定性分析浸水路堤的穩(wěn)定性分析第六節(jié)第六節(jié) 路基邊坡抗震穩(wěn)定性分析路基邊坡抗震穩(wěn)定性分析第一節(jié) 概 述n路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計的對象：路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計的對象：n 高填方路堤、深挖方路塹、陡坡路堤、高填方路堤、深挖方路塹、陡坡路堤、浸水路堤、滑坡體等不良工程地質(zhì)和水文浸水路堤、滑坡體等不良工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件下的路基邊坡。地質(zhì)條件下的

2、路基邊坡。n路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計的義務(wù)：路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計的義務(wù)：n 對路基邊坡穩(wěn)定性進(jìn)展分析、驗算，對路基邊坡穩(wěn)定性進(jìn)展分析、驗算，判別其穩(wěn)定性并根據(jù)結(jié)果尋求平安可靠、判別其穩(wěn)定性并根據(jù)結(jié)果尋求平安可靠、經(jīng)濟(jì)合理的路基構(gòu)造方式和穩(wěn)定的邊坡值，經(jīng)濟(jì)合理的路基構(gòu)造方式和穩(wěn)定的邊坡值，或采取相應(yīng)的加固措施?；虿扇∠鄳?yīng)的加固措施。第一節(jié) 概 述n滑坡滑坡 (Landslide)n 邊坡喪失其原有穩(wěn)定性，一部分土體邊坡喪失其原有穩(wěn)定性，一部分土體相對于另一部分土體滑動的景象稱滑坡。相對于另一部分土體滑動的景象稱滑坡。n n 土坡滑坡前征兆：坡頂下沉并出現(xiàn)裂土坡滑坡前征兆：坡頂下沉并出現(xiàn)裂痕，坡腳隆起。痕

3、，坡腳隆起。第一節(jié) 概 述1、路基穩(wěn)定性分析的緣由：、路基穩(wěn)定性分析的緣由：土坡失穩(wěn)緣由分析土坡失穩(wěn)緣由分析-內(nèi)部緣由內(nèi)部緣由1土質(zhì)：各種土質(zhì)的抗剪強度、抗水才干土質(zhì)：各種土質(zhì)的抗剪強度、抗水才干是不一樣的，如鈣質(zhì)或石膏質(zhì)膠結(jié)的土、是不一樣的，如鈣質(zhì)或石膏質(zhì)膠結(jié)的土、濕陷性黃土等，遇水后軟化，使原來的強濕陷性黃土等，遇水后軟化，使原來的強度降低很多。度降低很多。2土層構(gòu)造：如在斜坡上堆有較厚的土層，土層構(gòu)造：如在斜坡上堆有較厚的土層，特別是當(dāng)下伏土層特別是當(dāng)下伏土層(或巖層或巖層)不透水時，容易不透水時，容易在交界上發(fā)生滑動。在交界上發(fā)生滑動。第一節(jié) 概 述3邊坡外形：突肚形的斜坡由于重力作用

4、，比上邊坡外形：突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下緩的凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，陡下緩的凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，當(dāng)土坡不高時髦可直立，但隨時間和氣候的變化，當(dāng)土坡不高時髦可直立，但隨時間和氣候的變化，也會逐漸塌落。也會逐漸塌落。土坡失穩(wěn)緣由分析土坡失穩(wěn)緣由分析-外部緣由外部緣由1降水或地下水的作用：繼續(xù)的降雨或地下水滲降水或地下水的作用：繼續(xù)的降雨或地下水滲入土層中，使土中含水量增高，土中易溶鹽溶解，入土層中，使土中含水量增高，土中易溶鹽溶解，土量變軟，強度降低；還可使土的重度添加，以土量變軟，強度降低；還可使土的重度添加，以及孔隙水壓力的產(chǎn)生，使土體作用有動、靜水壓及孔

5、隙水壓力的產(chǎn)生，使土體作用有動、靜水壓力，促使土體失穩(wěn)，故設(shè)計斜坡應(yīng)針對這些緣由，力，促使土體失穩(wěn)，故設(shè)計斜坡應(yīng)針對這些緣由，采用相應(yīng)的排水措施。采用相應(yīng)的排水措施。第一節(jié) 概 述2振動的作用：如地震的反復(fù)作用下，砂土極易振動的作用：如地震的反復(fù)作用下，砂土極易發(fā)生液化；粘性土，振動時易使土的構(gòu)造破壞，發(fā)生液化；粘性土，振動時易使土的構(gòu)造破壞，從而降低土的抗剪強度；施工打樁或爆破，由于從而降低土的抗剪強度；施工打樁或爆破，由于振動也可使臨近土坡變形或失穩(wěn)等。振動也可使臨近土坡變形或失穩(wěn)等。3人為影響：由于人類不合理地開挖，特別是開人為影響：由于人類不合理地開挖，特別是開挖坡腳；或開挖基坑、溝渠

6、、道路邊坡時將棄土挖坡腳；或開挖基坑、溝渠、道路邊坡時將棄土堆在坡頂附近；在斜坡上建房或堆放重物時，都堆在坡頂附近；在斜坡上建房或堆放重物時，都可引起斜坡變形破壞。可引起斜坡變形破壞。第一節(jié) 概 述n根本緣由根本緣由: 邊坡中土體內(nèi)部某個面上的剪應(yīng)邊坡中土體內(nèi)部某個面上的剪應(yīng) n 力到達(dá)了它的抗剪強度。力到達(dá)了它的抗剪強度。n詳細(xì)緣由：詳細(xì)緣由：1滑面上的剪應(yīng)力添加；滑面上的剪應(yīng)力添加；n 2滑面上的抗剪強度減小?；嫔系目辜魪姸葴p小。第一節(jié) 概 述 對于邊坡不高的路基，例如不超越對于邊坡不高的路基，例如不超越8.0m8.0m的土質(zhì)的土質(zhì)邊坡，不超越邊坡，不超越12.0m12.0m的石質(zhì)邊坡，

7、按普通路基設(shè)計，的石質(zhì)邊坡，按普通路基設(shè)計，采用規(guī)定的坡度值，不作穩(wěn)定性分析計算。采用規(guī)定的坡度值，不作穩(wěn)定性分析計算。 地質(zhì)與水文條件復(fù)雜、高填深挖或特殊需求的路基，應(yīng)進(jìn)展邊坡穩(wěn)定性的分析計算，據(jù)此選定合理的邊坡坡度及相應(yīng)的工程技術(shù)措施。 對邊坡高度超越20m的路堤，邊坡方式宜用階梯型，邊坡坡率由穩(wěn)定性分析計算確定。 合理選定巖石計算參數(shù)，如粘結(jié)力、內(nèi)摩擦角合理選定巖石計算參數(shù)，如粘結(jié)力、內(nèi)摩擦角及單位體積重力。及單位體積重力。邊坡穩(wěn)定分析假設(shè)：邊坡穩(wěn)定分析假設(shè)：1. 在用力學(xué)邊坡穩(wěn)定性分析法進(jìn)展邊坡穩(wěn)定性分在用力學(xué)邊坡穩(wěn)定性分析法進(jìn)展邊坡穩(wěn)定性分析時，為簡化計算，通常按平面問題來處置。析時

8、，為簡化計算，通常按平面問題來處置。2. 松散的砂性土和礫松散的砂性土和礫(石石)土具有較大的內(nèi)摩擦角土具有較大的內(nèi)摩擦角和較小的粘聚力和較小的粘聚力c，邊坡滑塌時，破裂面近似，邊坡滑塌時，破裂面近似平面，在邊坡穩(wěn)定性分析時可采用直線破裂面法。平面，在邊坡穩(wěn)定性分析時可采用直線破裂面法。3. 粘性土具有較大的粘聚力粘性土具有較大的粘聚力c，而內(nèi)摩擦角，而內(nèi)摩擦角較較小，破壞時滑動面有時像圓柱形，有時像碗形，小，破壞時滑動面有時像圓柱形，有時像碗形，通常近似于圓曲面，故可采用圓弧破裂面法。通常近似于圓曲面，故可采用圓弧破裂面法。 路基邊坡穩(wěn)定的力學(xué)計算根本方法是分析失穩(wěn)路基邊坡穩(wěn)定的力學(xué)計算根本

9、方法是分析失穩(wěn)滑動體沿滑動面上的下滑力滑動體沿滑動面上的下滑力T T與抗滑力與抗滑力R R，按靜力，按靜力平衡原理，取兩者之比為穩(wěn)定系數(shù)平衡原理，取兩者之比為穩(wěn)定系數(shù)K K，即：，即： K=R/T K=R/TK=1K=1，表示下滑力與抗滑力相等，邊坡處于極限平，表示下滑力與抗滑力相等，邊坡處于極限平衡形狀；衡形狀；K1K1K1，邊坡穩(wěn)定。，邊坡穩(wěn)定。 為平安可靠起見，工程上普通規(guī)定采用為平安可靠起見，工程上普通規(guī)定采用K1.201.30K1.201.30。 邊坡穩(wěn)定性分析時須將行車荷載換算成相當(dāng)于邊坡穩(wěn)定性分析時須將行車荷載換算成相當(dāng)于路基巖土層厚度，計入滑動體的重力中去。路基巖土層厚度，計入

10、滑動體的重力中去。lbbde/2Be/2 換算土柱高可按寬度布置在行車部分范圍內(nèi)；換算土柱高可按寬度布置在行車部分范圍內(nèi)；或者思索到路肩上有能夠駛?cè)牖蛲Ｐ囕v，而分或者思索到路肩上有能夠駛?cè)牖蛲Ｐ囕v，而分布在整個路基寬度上。布在整個路基寬度上。BLNQh 0式中：式中：h0h0行車荷載換算高度行車荷載換算高度(m)(m) L L前后輪最大軸距，規(guī)范車輛為前后輪最大軸距，規(guī)范車輛為12.8m12.8m Q Q一輛重車的重力規(guī)范車輛荷一輛重車的重力規(guī)范車輛荷載為載為550KN550KN N N并列車輛數(shù)，雙車道并列車輛數(shù)，雙車道N=2N=2，單車，單車道道N=1N=1 路基填料的重度路基填料的重

11、度(kN/m3)(kN/m3) B B荷載橫向分布寬度荷載橫向分布寬度dmNNbB) 1(式中：式中：bb后輪輪距，取后輪輪距，取1.8m1.8m m m相鄰兩輛車后輪的中心間距，取相鄰兩輛車后輪的中心間距，取1.3m1.3m d d輪胎著地寬度，取輪胎著地寬度，取0.6m0.6m邊坡的取值：邊坡的取值： 對于折線形或階梯形邊坡，普通可取加權(quán)平均對于折線形或階梯形邊坡，普通可取加權(quán)平均值。值。CDEBA1 : n1 : n1 : nh1h2h3h邊坡取值表示圖邊坡取值表示圖 取取ABAB線線取坡腳點和坡頂點的連線取坡腳點和坡頂點的連線第二節(jié) 直線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析 直線法適用于砂土和砂性土

12、兩者合稱砂類直線法適用于砂土和砂性土兩者合稱砂類土，土的抗力以內(nèi)摩擦力為主，粘聚力甚小。土，土的抗力以內(nèi)摩擦力為主，粘聚力甚小。邊坡破壞時，破裂面近似平面。邊坡破壞時，破裂面近似平面。直線滑動面表示圖直線滑動面表示圖a)a)高路堤高路堤b)b)深路塹深路塹c)c)陡坡路堤陡坡路堤式中：式中：滑動面的傾角；滑動面的傾角；ff摩擦系數(shù)，摩擦系數(shù)，f=tanf=tan；LL滑動面滑動面ADAD的長度；的長度；NN滑動面的法向分力；滑動面的法向分力；TT滑動面的切向分力；滑動面的切向分力；cc滑動面上的粘結(jié)力；滑動面上的粘結(jié)力；QQ滑動體的重力?；瑒芋w的重力。一、試算法一、試算法直線滑動面上的力系表示

13、圖直線滑動面上的力系表示圖sintancosQcLQTcLfNTRK邊坡穩(wěn)定分析步驟：邊坡穩(wěn)定分析步驟：1 1、先假定路堤邊坡、先假定路堤邊坡值；值；2 2、然后經(jīng)過坡腳、然后經(jīng)過坡腳A A點，點，假定假定3 3到到4 4個能夠的破個能夠的破裂面，求出相應(yīng)的穩(wěn)裂面，求出相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)定系數(shù)KiKi值，得到關(guān)值，得到關(guān)系曲線；系曲線；3 3、在其上找到最小、在其上找到最小穩(wěn)定系數(shù)及其對應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)及其對應(yīng)的極限破裂角。極限破裂角。 直線法計算圖直線法計算圖 GNBTcLNtgAD1D3D2DC1432AD412340K4K3KminK2K1Ka)b)c)純真的粗中砂或枯燥純真的細(xì)砂時：純真的粗中

14、砂或枯燥純真的細(xì)砂時：由于砂類土的粘接力很小，普通可忽略不計。由于砂類土的粘接力很小，普通可忽略不計。(C=0(C=025.1tgtgTFK當(dāng)當(dāng)K=1K=1時：時： 即抗滑力等于下滑力，滑動面上土體處于極限平即抗滑力等于下滑力，滑動面上土體處于極限平衡形狀，此時的坡度角稱為衡形狀，此時的坡度角稱為“天然休止角，等于土天然休止角，等于土體的內(nèi)摩擦角。體的內(nèi)摩擦角。K=1.25K=1.25時：時： tg=0.8tg tg=0.8tg。 由此可見，用松散性填料建筑的路堤其邊坡角的由此可見，用松散性填料建筑的路堤其邊坡角的正切值，不宜大于填料摩擦系數(shù)正切值，不宜大于填料摩擦系數(shù)0.80.8倍。倍。例例

15、4-14-1：對于純真的粗中砂或枯燥純真的細(xì)砂，當(dāng)填：對于純真的粗中砂或枯燥純真的細(xì)砂，當(dāng)填料料=40=40時，假設(shè)采用時，假設(shè)采用1:1.51:1.5的路基邊坡，能否穩(wěn)定？的路基邊坡，能否穩(wěn)定？解：當(dāng)填料解：當(dāng)填料=40=40時，時， 根據(jù)根據(jù) tg=0.8tg=0.6713 tg=0.8tg=0.6713得得=35=355252。 對于對于1:1.51:1.5的路基邊坡。的路基邊坡。 相應(yīng)的邊坡角相應(yīng)的邊坡角=33=334141 由于由于,該邊坡穩(wěn)定。該邊坡穩(wěn)定。 由此類推，如由此類推，如40f2及及c1c2li不論浸水與否，近似取同一值。不論浸水與否，近似取同一值。第六節(jié) 路基邊坡抗震穩(wěn)

16、定性分析對于路基邊坡，程度加速度對于路基邊坡，程度加速度a a產(chǎn)生的程度力產(chǎn)生的程度力P P危險危險性最大，設(shè)計時假定性最大，設(shè)計時假定P P垂直于邊坡面，而且作用的垂直于邊坡面，而且作用的方向朝外，此時對于邊坡穩(wěn)定最不利。方向朝外，此時對于邊坡穩(wěn)定最不利。QKagQmaPH式中：式中：mm滑動體的質(zhì)量滑動體的質(zhì)量(kg)(kg) Q Q邊坡滑動體的重力邊坡滑動體的重力 g g重力加速度重力加速度(m/s2)(m/s2) KH KH程度地震系數(shù)程度地震系數(shù)上述實際關(guān)系中還需引入修正系數(shù)上述實際關(guān)系中還需引入修正系數(shù)CH=0.25CH=0.25，那，那么實踐采用的地震程度力為。么實踐采用的地震程

17、度力為。QKPH25. 0二、邊坡抗震穩(wěn)定性的計算二、邊坡抗震穩(wěn)定性的計算ssTTcLfNNK)(sin PNscos PTs第七節(jié) 陡坡路堤穩(wěn)定性一、陡坡路堤一、陡坡路堤 路堤修筑在陡坡上，且地面橫坡大于路堤修筑在陡坡上，且地面橫坡大于1:21:2，或在，或在不穩(wěn)定山坡上時，路基不僅要作穩(wěn)定性分析，還要不穩(wěn)定山坡上時，路基不僅要作穩(wěn)定性分析，還要分析路堤沿陡坡或不穩(wěn)定山坡下滑的穩(wěn)定性。分析路堤沿陡坡或不穩(wěn)定山坡下滑的穩(wěn)定性。下滑的能夠為：下滑的能夠為：沿基底接觸面下滑沿基底接觸面下滑; ;沿坡積層底面下滑；沿坡積層底面下滑；沿巖層節(jié)理或?qū)永砻嫦禄Ｑ貛r層節(jié)理或?qū)永砻嫦禄?。下滑的主要緣由：下滑的主要緣由?地面橫坡較陡、基底土層地面橫坡較陡、基底土層較弱或強度不均勻。較弱或強度不均勻。1. 當(dāng)基底是單一坡面，土體沿直線滑動面整體下當(dāng)基底是單一坡面，土