重力式擋土墻和加筋土擋土墻設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)】

1、重力式擋土墻和加筋土擋土墻設(shè)計(jì)【畢業(yè)設(shè)計(jì)】 摘要 邊坡的設(shè)計(jì)和防護(hù)是路基建設(shè)一項(xiàng)重要的環(huán)節(jié)，然而，由于各種因素的影響，路基邊坡很容易發(fā)生坍塌等破壞現(xiàn)象，從而影響路基的整體穩(wěn)定性。所以路基邊坡穩(wěn)定性分析便尤為重要了。因路基土質(zhì)而異，邊坡破壞形成的滑動(dòng)面有直線、曲線多種形式，因此邊坡穩(wěn)定性分析的方法也有直線破裂面法和圓弧破裂面法等方法。與此同時(shí)，為了增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性，也可以設(shè)立諸如擋土墻此類支擋結(jié)構(gòu)。擋土墻的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，有重力式擋土墻、懸臂式擋土墻、扶壁式擋土墻、錨桿式擋土墻以及加筋土擋土墻。 本設(shè)計(jì)分別對(duì)重力式擋土墻和加筋土擋土墻進(jìn)行設(shè)計(jì)。重力式擋土墻比較基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)過(guò)程也最為簡(jiǎn)單，先是基本尺

2、寸數(shù)據(jù)的擬定，然后計(jì)算墻背土壓力的大小，最后檢算擋土墻的整體穩(wěn)定性，從而獲得最終的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。相比較而言，加筋土擋土墻的設(shè)計(jì)就復(fù)雜的多，比如墻面板的設(shè)計(jì)，拉筋的設(shè)計(jì)，墻后填土的選擇等等，這些都是重力式擋土墻所沒(méi)有的。與此同時(shí)，加筋土擋土墻不僅需要檢算全墻整體穩(wěn)定性，還需要加筋土進(jìn)行抗拔穩(wěn)定性檢算，最終才能夠獲得設(shè)計(jì)結(jié)果。 關(guān)鍵字：擋土墻，穩(wěn)定分析，土壓力 Slope design and protection is an important link of roadbed construction, however, due to the influence of various factors

3、, damage phenomenon such as subgrade slope is easy to collapse, thus affecting the overall stability of roadbed.So subgrade slope stability analysis is particularly important.Varies between subgrade soil, slope sliding surface have a straight line, curve formed by a variety of forms, so the slope st

4、ability analysis method of linear fracture surface method and circular failure surface method and other methods.At the same time, in order to enhance the slope stability, can also set up a retaining wall.Retaining wall structure form is varied, with gravity retaining wall, cantilever retaining wall,

5、 buttressed retaining wall, the anchor rod retaining wall and reinforced soil retaining wall. This design of gravity retaining wall and reinforced soil retaining wall design.Gravity retaining wall is a foundation, the design process is also the most simple, first the basic dimension of the proposed

6、data, then the size of the earth pressure calculation of back, finally calculate the overall stability of the retaining wall, in order to gain the final design.In comparison, the design of the reinforced soil retaining wall is more complex, such as wall panel design, the design of brace, wall after

7、the selection of filled soil, etc., all of these are done not have gravity retaining wall.At the same time, the reinforced soil retaining wall needs not only the whole wall is checked up by the overall stability, also need to be reinforced soil pull-out stability is checked, the final design to obta

8、in results. Key words: retaining walls, stability analysis, the earth pressure 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 第一章 緒論 . 1 第一節(jié) 擋土墻簡(jiǎn)介. 1 第二節(jié) 擋土墻的發(fā)展 . 1 第三節(jié) 擋土墻的破壞形式及穩(wěn)定性要求 . 2 第二章 鐵路路基面設(shè)計(jì) . 4 一、路基橫斷面的基本形式 . 4 二、路基橫斷面的組成和構(gòu)造 . 4 第一節(jié) 鐵路路基的類型和構(gòu)造. 4 第二節(jié) 路基設(shè)計(jì) . 5 一、路基設(shè)計(jì)的基本要素 . 5 二、路基設(shè)計(jì)的內(nèi)容 . 7 第三章 檢驗(yàn)邊坡穩(wěn)定性 . 9 一、影響邊坡穩(wěn)定的因素 . 9 二

9、、檢驗(yàn)邊坡穩(wěn)定性的方法和原理 . 9 第一節(jié) 邊坡穩(wěn)定性概述 . 9 第二節(jié) 直線破裂面法 . 10 第三節(jié) 圓弧破裂面法 . 12 一、圓弧破裂面的定義和步驟 . 12 二、檢驗(yàn)黏性土邊坡穩(wěn)定性 . 14 第四章 重力式擋土墻的設(shè)計(jì) . 22 第一節(jié) 重力式擋土墻的概念 . 22 一、重力式擋土墻的概述 . 22 二、重力式擋土墻的構(gòu)造 . 22 三、擋土墻的主要力系 . 23 第二節(jié) 重力式擋土墻的設(shè)計(jì) . 24 一、選擇擋土墻的類別，確定擋土墻的斷面尺寸 . 24 二、計(jì)算墻后土壓力 . 25 三、擋土墻的穩(wěn)定性驗(yàn)算 . 30 四、基底應(yīng)力及偏心距的驗(yàn)算 . 32 第五章 加筋土擋土墻

10、. 36 第一節(jié) 加筋土擋土墻的概述 . 36 一、加筋土擋土墻的定義 . 36 二、加筋擋土墻的構(gòu)造 . 37 第二節(jié) 加筋土擋土墻的設(shè)計(jì) . 39 一、地質(zhì)條件 . 39 I 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 二、加筋土擋土墻初步設(shè)計(jì) . 40 三、土壓力計(jì)算 . 42 五、墻面板的設(shè)計(jì) . 48 六、拉筋長(zhǎng)度計(jì)算 . 48 六、內(nèi)部穩(wěn)定性驗(yàn)算 . 49 七、全墻整體穩(wěn)定性檢算 . 51 結(jié) 論 . 55 致 謝 . 56 參考文獻(xiàn) . 57 英文翻譯 . 58 II 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章 緒論 第一節(jié) 擋土墻簡(jiǎn)介 擋土墻在鐵路路基工程中被廣泛的應(yīng)用，是用來(lái)支撐陡坡以保持土體穩(wěn)定性的一種建筑。

11、在穩(wěn)定路基、路堤、路塹、隧道洞口以及橋梁的路基邊坡等方面發(fā)揮著重要的作用。尤其在我國(guó)鐵路高速發(fā)展的這幾天，擋土墻設(shè)計(jì)更是發(fā)揮出巨大的作用。無(wú)論是防止土體坍塌、保護(hù)路基，還是收縮邊坡、節(jié)約資源方面，擋土墻都呈現(xiàn)出可觀的安全性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。 擋土墻的種類很多，通?？梢园凑論跬翂Φ慕Y(jié)構(gòu)形式、建筑材料、墻背形狀、墻在斷面上所處的位置、施工方法以及環(huán)境條件進(jìn)行分類。 按照結(jié)構(gòu)形式可將擋土墻分為重力式擋土墻（包括衡重式）擋土墻和輕型擋土墻； 按照擋土墻墻體材料的不同，分為石砌擋土墻、混凝土擋土墻、鋼筋混凝土擋土墻、磚砌擋土墻、鋼板墻等。 根據(jù)擋土墻墻背的傾斜方向，擋土墻可以分為俯斜、仰斜和垂直擋土墻三

12、種。墻背只有單一坡度時(shí)，稱為直線型墻背；若多于一個(gè)坡度，則稱為折線型墻背。 按照擋土墻在路基斷面上的位置，可將擋土墻分為路肩墻、路堤墻和路塹墻。當(dāng)墻頂置于路肩時(shí)，稱為路肩式擋土墻；若擋土墻支撐路堤邊坡，墻頂上尚有一定的填土高度，則稱為路堤式擋土墻；若擋土墻用于穩(wěn)定路塹邊坡，則稱為路塹式擋土墻，此外，還有整治滑坡的抗滑擋土墻、車站內(nèi)的站臺(tái)墻，攔石墻等。 第二節(jié) 擋土墻的發(fā)展 在古代反復(fù)的實(shí)踐中，人們總結(jié)出了關(guān)于擋土墻的豐富的經(jīng)驗(yàn)并且世代相傳，從古代的長(zhǎng)城、古代的觀星臺(tái)、古棧道的兩側(cè)等，均可看到古代人修筑擋土墻的痕跡。在近代，擋土墻更是被廣泛運(yùn)用于各種土木及建筑中，特別是鐵路的路基工程，市政園林工

13、程，建筑工程，水利水電工程，水土保持工程中。擋土墻可以說(shuō)是隨著現(xiàn)代工業(yè)、交通、建筑、市政、礦山、水利、環(huán)保工程發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的。 重力式擋土墻是最古老的一種結(jié)構(gòu)形式，因其資源豐富、形式簡(jiǎn)單、取材方便、施工簡(jiǎn)單，所以仍然是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式。為了適應(yīng)多變的地形條件和地基承載力的要求，在重力式擋土墻的基礎(chǔ)上，發(fā)展形成了衡重式與半重力式擋土墻。 親隨其后，為了適應(yīng)不同地區(qū)的建筑條件（如地基、料源、地形等）和不同的使用 1 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 要求（如建筑高度、穩(wěn)定性等），研究開(kāi)發(fā)了多種形式的擋土墻，如懸臂式、扶壁式、加筋式，錨定式、土釘式以及卸荷板式等，這些形式都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的新型擋

14、土墻。 現(xiàn)代的加筋土概念和設(shè)計(jì)理論是20世紀(jì)60年代由法國(guó)工程師Henri-Vidal首創(chuàng)的。作為僅次于鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的又一次發(fā)明，加筋土技術(shù)在世界范圍內(nèi)發(fā)展起來(lái)。根據(jù)他的設(shè)計(jì)理論1965年在法國(guó)普拉聶爾斯成功修建了一座公路加筋擋土墻，該項(xiàng)工程立刻引起了世界工程界的濃重興趣，引起了世界各國(guó)的重視，得到很高的評(píng)價(jià)。國(guó)外譽(yù)之為僅次于鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的又一次發(fā)明。以后、世界各國(guó)普遍開(kāi)展了加筋擋土墻的實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)工作。 1978年，我國(guó)在云南修建成第一座加筋擋土墻。該擋土墻采用的是鏈接的鋼筋混凝土筋條。直到20世紀(jì)80年代中葉，我國(guó)才開(kāi)始研究和開(kāi)發(fā)土工織物。之后，加筋土理論與技

15、術(shù)都得到了較大較快地發(fā)展?，F(xiàn)在，加筋土以用來(lái)加固建筑地基，形成公路、鐵路路堤、構(gòu)造加筋土擋土墻等等，但罕用于橋臺(tái)。 近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的不斷提高以及對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的日益加強(qiáng)，人們?cè)絹?lái)越重視擋土墻的藝術(shù)美化，將大面積的擋土墻設(shè)計(jì)的更加具有生態(tài)效益，景觀效益和文化藝術(shù)效益。目前人們對(duì)擋土墻進(jìn)行的設(shè)計(jì)的常見(jiàn)方法有以下三種類型： 生態(tài)性擋土墻； 景觀性擋土墻； 文化藝術(shù)性擋土墻。 第三節(jié) 擋土墻的破壞形式及穩(wěn)定性要求 通常來(lái)說(shuō)，擋土墻的墻背要抵御相當(dāng)大的壓力。隨著時(shí)間的推移，或者某些突發(fā)事件的干擾，擋土墻難免會(huì)發(fā)生一定的破壞，甚至徹底損壞。 擋土墻常見(jiàn)的破壞形式有： 由于基礎(chǔ)

16、滑動(dòng)造成的破壞。 繞墻趾轉(zhuǎn)動(dòng)所引起的傾覆。 因基礎(chǔ)產(chǎn)生豁達(dá)或者不均勻地沉陷而引起的墻身傾斜。 因墻身材料強(qiáng)度不足而產(chǎn)生的墻身剪切破壞。 沿通過(guò)墻踵的某一處滑動(dòng)圓弧的淺層剪切破壞的沿基底下某一深度的滑弧的深層剪切破壞。 2 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 為了避免擋土墻發(fā)生上述破壞，保證其具有足有的整體穩(wěn)定性和強(qiáng)度，設(shè)計(jì)擋土墻時(shí)，一般均驗(yàn)算沿基底的滑動(dòng)穩(wěn)定性、繞墻趾轉(zhuǎn)動(dòng)的傾覆穩(wěn)定性、基底應(yīng)力和偏心距、以及墻身斷面的強(qiáng)度，如地基有軟弱下臥層存在，還需要驗(yàn)算沿地基下某一可能滑動(dòng)面滑動(dòng)的穩(wěn)定性。 3 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 鐵路路基面設(shè)計(jì) 第一節(jié) 鐵路路基的類型和構(gòu)造 一、 路基橫斷面的基本形式 通常根據(jù)

17、鐵路線路設(shè)計(jì)確定的路基高程與天然地面高程是不同的。路基設(shè)計(jì)高程高于天然地面時(shí)，需要進(jìn)行填筑；路基設(shè)計(jì)高程低于天然地面時(shí)，需要進(jìn)行挖掘。通常把垂直線路中心線截取的截面成為路基橫斷面。 根據(jù)填挖情況不同，路基橫斷面基本形式可分為以下幾種：路堤、路塹、半路堤、半路塹、半路堤半路塹、不填不挖路基。 1. 路堤-在原地上，用土、石填筑而成的路基，高于原地面。 2. 路塹-路基設(shè)計(jì)標(biāo)高低于地面標(biāo)高，通過(guò)挖掘而形成的路基。 3. 半路堤-在山岳地區(qū)，通過(guò)部分填筑而形成的路基。 4. 半路塹-在山岳地區(qū)，通過(guò)部分挖掘而形成的路基。 5. 半路堤半路塹-通過(guò)填、挖兩部分構(gòu)成的路基。即內(nèi)側(cè)為挖方，外側(cè)為填方 的路

18、基。 6. 不填不挖路基-路基設(shè)計(jì)標(biāo)高與地面標(biāo)高相同，路基斷面不用填方也不用挖方，軌道直接鋪設(shè)在經(jīng)過(guò)處理的天然地面上。 二、路基橫斷面的組成和構(gòu)造 各種鐵路路基形式中，為了按照線路設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)軌道而建筑的部分，成為鐵路路基本體，他是鐵路路基工程的主題建筑物。在鐵路路基橫斷面中，路基本體是由路基頂面，路肩，基床，基床下部，邊坡，基床基地幾部分構(gòu)成。 鐵路路基橫斷面除了路基主體組成外，要有附屬有很多鐵路設(shè)備。鐵路路基設(shè)備是為了確保路基本體的穩(wěn)固性而采用的必要的，經(jīng)濟(jì)合理的附屬工程設(shè)施，包絡(luò)排水設(shè)備和防護(hù)、加固設(shè)備兩大類。 ?路基排水設(shè)備有分為地面排水設(shè)備和地下排水設(shè)備兩種。 ?路基防護(hù)設(shè)備用以防止

19、或者削弱風(fēng)霜雨雪、其后變化及流水沖刷等各種自然應(yīng)屬對(duì)路基本體所造成的直接或者間接的有害影響，其種類很多，類型各異。常用的防護(hù)設(shè)備是坡面防護(hù)和沖刷防護(hù)。 4 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) ?路基加固設(shè)備是用以加固路基本體或者地基的工程設(shè)施。 第二節(jié) 路基設(shè)計(jì) 一、路基設(shè)計(jì)的基本要素 1. 路基面形狀 路基面是指路基表面包括鋪設(shè)軌道的部分。路基面與坡面的交線，稱為路基面邊緣（或叫路肩邊緣）。水的危害是造成路基病害的重要原因，保證良好的排水條件是路基設(shè)計(jì)的重要原則。路基面形狀應(yīng)設(shè)計(jì)為三角形路拱，由路基中心線向兩側(cè)設(shè)4%的人字排水坡。曲線加寬時(shí)，路基面仍保持三角形。 2. 路基面寬度 鐵路單線路基面寬度由鋪設(shè)

20、軌道部分和路肩組成，雙線路基面寬度由線間距加左、右兩側(cè)線路中心以外軌道鋪設(shè)寬度和路肩寬度組成。區(qū)間路基面寬度應(yīng)根據(jù)旅客列車設(shè)計(jì)行車速度、遠(yuǎn)期采用的軌道類型、正線數(shù)目、線間距、曲線加寬、路基面兩側(cè)沉降加寬、路肩寬度、養(yǎng)路形式、接觸網(wǎng)立柱的設(shè)置位置等通過(guò)計(jì)算，必要時(shí)還應(yīng)考慮光，電纜槽以及聲屏障基礎(chǔ)的設(shè)置。 對(duì)于鐵路單線路基面來(lái)說(shuō)，路基寬度由鋪設(shè)軌道部分和路肩組成。應(yīng)用公式如下： B=A+2x+2c (2.1) A1.435+gh+ ?×0.04+ex= 2.2 ?0.04 式中 B-路基面寬度，m； A-單線地段道床頂端寬度，m； m-道床邊坡坡率，（選取1.75）； h-鋼軌中心的軌枕

21、低一下的道床厚度，m; e-軌枕埋入道砟深度；（選擇0.165m） g-軌頭寬度（m）；（選擇0.075m） c-路肩寬度（m），（選取0.8m） x-砟肩至砟腳的水平距離。 對(duì)于鐵路雙線路基面來(lái)說(shuō)，路基寬度由線間距加左、右兩側(cè)線路中心線以外軌道的鋪設(shè)寬度和路肩寬度組成。應(yīng)用公式如下： 5 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) AB=2 c+x+D (2.3) A1.435+gh+ +×0.04+ex= (2.4) ?0.04 式中 D-雙線間距（m），旅客列車設(shè)計(jì)速度160km/h時(shí)為4.2m，旅客列車設(shè)計(jì)行車 速度小于160km/h時(shí)為4.0m。 h-靠近路基面中心側(cè)的鋼軌中心處軌枕以下道床厚度

22、。 3. 路基高度 路基高度是指路基的填筑高度和路塹的開(kāi)挖深度，是路基設(shè)計(jì)高程和地面高程之差。在鐵路線路工程中，路基面的高程由線路縱斷面設(shè)計(jì)確定，并以路肩高程表示，路肩高程應(yīng)保證路基不致被洪水淹沒(méi)，也不致在地下最高水位時(shí)因毛細(xì)水上升至路基面而產(chǎn)生凍脹或者翻漿冒泥等病害。 4. 路基邊坡 路基邊坡坡度對(duì)路基穩(wěn)定性十分重要，確定路基邊坡坡度是路基設(shè)計(jì)的重要任務(wù)。路基邊坡的坡度可用坡高H與邊坡寬度b之比表示，并取H=1，通常用1:m表示其坡率，稱為邊坡坡率。 路基邊坡坡度的大小，取決于邊坡的土質(zhì)、巖石的性質(zhì)及水文地質(zhì)條件等自然因素和邊坡的高度。 5. 路基基床設(shè)計(jì) 不同的列車的運(yùn)行速度要求的軌道平順

23、度是不相同的，基床的厚度以及填料的要求，壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)也是不相同的。設(shè)計(jì)速度越高，對(duì)路基的技術(shù)條件要求也越高。鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定路基表床厚度為0.6m，低沉厚度為1.9m，基床總厚度為2.5m。 與此同時(shí)，基床表層的填料的選用應(yīng)符合下列要求： 級(jí)鐵路應(yīng)選用A組填料（砂類土除外），當(dāng)缺乏A組填料時(shí)，經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)必選后采用級(jí)配碎石或者級(jí)配砂礫石。 級(jí)鐵路應(yīng)選用A組填料，其次為B組填料。對(duì)于不符合要求的填料，應(yīng)采取土質(zhì)改良或者加固措施。 填料的顆粒粒徑不得大于150 mm。 基床表層的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)細(xì)粒土、粉砂、改良土應(yīng)采用壓實(shí)系數(shù)和地基系數(shù)作為控制標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)砂類土（粉砂除外）應(yīng)采用相對(duì)密度和地基系數(shù)作為控制

24、指標(biāo)；對(duì)礫石類、 6 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 碎石類，級(jí)配碎石或者級(jí)配砂礫石應(yīng)采用第I機(jī)系數(shù)和孔隙率作為控制指標(biāo)。 基床底層填料的選用應(yīng)符合下列要求： 級(jí)鐵路應(yīng)選用A、B組填料，否則應(yīng)采取土質(zhì)改良活加固措施。 級(jí)鐵路可選用A、B、C組填料。當(dāng)采用C組填料時(shí)，在年平均降水量大于500mm的地區(qū)，去塑性指數(shù)不得大于12，液限不得大于32%，否則應(yīng)采取土質(zhì)改良或者加固措施。 填料的最大粒徑不應(yīng)大于200mm，或者攤鋪存度的2/3。 基床底部的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)細(xì)粒土、粉砂、改良土應(yīng)采用壓實(shí)系數(shù)和地基系數(shù)作為控制指標(biāo)；對(duì)砂類土（粉砂除外）應(yīng)采用相對(duì)密度和地基系數(shù)作為控制指標(biāo)；對(duì)礫石類、碎石類、級(jí)配礫石應(yīng)采用地

25、基系數(shù)和空隙率作為控制指標(biāo)；對(duì)塊石類應(yīng)采用地基系數(shù)作為控制指標(biāo)。 二、路基設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1. 設(shè)計(jì)要求 表2.1 鐵路路基設(shè)計(jì)要求 2. 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) （a） 斷面1的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 表2.2 斷面1的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 7 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （b） 斷面2的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 表2.3 斷面2的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) （c） 斷面3的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 表2.4 斷面3的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 8 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 檢驗(yàn)邊坡穩(wěn)定性 第一節(jié) 邊坡穩(wěn)定性概述 一、影響邊坡穩(wěn)定的因素 路基的崩塌、坍塌、滑坡、滑移或者沉落等失穩(wěn)現(xiàn)象統(tǒng)稱為路基邊坡坍塌。 坍塌通常表現(xiàn)為巖土體因失去側(cè)向和豎向支撐而傾倒，或者沿著某一剪切壞面（軟弱面）滑動(dòng)以及塑性流動(dòng)。在陡

26、坡上開(kāi)挖的路塹、填筑的高路堤和軟弱地基上的路堤等，在外界不利的因素如長(zhǎng)期降雨、活荷載增加、坡頂超載、地震荷載、不合理的開(kāi)挖和動(dòng)植物生長(zhǎng)活動(dòng)作用下，均容易發(fā)生路基邊坡坍塌。為此，對(duì)有可能出現(xiàn)坍塌或者已出現(xiàn)坍塌的路基有必要進(jìn)行穩(wěn)定性分析，以便采取合理有效的防止或者整治措施。 影響路基邊坡穩(wěn)定性的因素很多。其主要影響因素可以歸結(jié)如下幾點(diǎn)： 邊坡土質(zhì)。 水的活動(dòng)。 邊坡的幾何形狀。 活荷載增加。 地震及其它震動(dòng)荷載。 二、檢驗(yàn)邊坡穩(wěn)定性的方法和原理 路基邊坡失穩(wěn)，多表現(xiàn)為巖土體失去力學(xué)平衡而沿著某一剪切破壞面而產(chǎn)生滑動(dòng)。 路基的穩(wěn)定分析和驗(yàn)算，通常根據(jù)極限平衡原理，采用極限平衡法（或稱安全系數(shù)法）。極

27、限平衡法是近似將巖土體看成鋼塑性材料，通過(guò)計(jì)算路基邊坡在滑動(dòng)破壞面上達(dá)到極限平衡時(shí)的安全系數(shù)，以判斷其穩(wěn)定性的方法。其基本假定如下： 滑動(dòng)體為剛性楔體。 滑動(dòng)體內(nèi)部?jī)?nèi)應(yīng)力不計(jì)。 極限平衡只在滑動(dòng)面上達(dá)到。 大量觀測(cè)表明，邊坡坍塌破壞時(shí)候，會(huì)因?yàn)橥馏w性質(zhì)的不同而產(chǎn)生各異的滑動(dòng)面?；瑒?dòng)面有的近似直線平面，有的呈現(xiàn)曲面，有的則可能是不規(guī)則的折線平面。為了簡(jiǎn)化運(yùn)算，一般近似地把滑動(dòng)破裂面與路基橫斷面的交線設(shè)為直線，圓曲線或者折線。路堤邊坡穩(wěn)定性分析的方法根據(jù)破裂面形狀不同可分為直線破裂面法、圓弧破裂面法和折線破裂面法。 9 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二節(jié) 直線破裂面法 直線破裂面法適用于砂土或者砂性土（

28、兩者何稱砂類土），土的抗力以內(nèi)摩擦力為主，黏性力很小，邊坡破壞時(shí)，破裂面近似平面。 FNtan+cLQcostan+cLK= (3.1) 式中： F-沿破裂面的抗滑力； T-沿破裂面的下滑力； Q-土楔重量及路基頂面換算土柱的荷載之和； -假象滑動(dòng)面與水平面的夾角； -路堤土體的內(nèi)摩擦角； c-路堤土體的黏聚力。 L-破裂面的長(zhǎng)度。 由于砂類土的黏聚力很小，一般可以忽略不計(jì)，即取c=0，那么公式（3.1）便可以寫成 K=Ftan= (3.2) 當(dāng)K=1時(shí)，tan=tan，抗滑力等于下滑力，滑動(dòng)面土體處于極限平衡狀態(tài)，此時(shí)路堤的極限坡度等于砂類土的內(nèi)摩擦角，該角相當(dāng)于自然休止角。當(dāng)K&g

29、t;1時(shí)，路堤邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，且與邊坡高度無(wú)關(guān)；當(dāng)K<1時(shí)，則不論邊坡高度是多少，都不能保持穩(wěn)定。 （a） 10 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （b） （c） 圖3.1 直線破裂面法 設(shè)計(jì)參數(shù)如下 表3.1直線邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算路堤參數(shù) 檢驗(yàn)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算數(shù)據(jù)如下： 11 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 表3.2 直線法檢驗(yàn)邊坡穩(wěn)定性 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，我們得知隨著滑動(dòng)面位置的移動(dòng)，邊坡穩(wěn)定系數(shù)K在不斷的變化，同時(shí)呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)，然而Kmin=1.17滿足1.151.25的規(guī)定值。所以邊坡的穩(wěn)定性是符合要求的。與此同時(shí)，邊坡穩(wěn)定系數(shù)K值也不宜太大，以免造成工程不經(jīng)濟(jì)。 第三節(jié) 圓弧破裂面法 一、圓弧破裂

30、面的定義和步驟 圓弧破裂面法是假定滑動(dòng)面為一圓弧，它適用于邊坡有不同土層、均質(zhì)土邊坡，部分被淹沒(méi)、均質(zhì)土壩，局部發(fā)生滲透、邊坡為折線或者臺(tái)階形的黏性土的路堤和路塹。在圓弧法中常用瑞典圓弧條分法作為黏性土邊坡穩(wěn)定性分析的基本方法，其他的還有畢肖普法和穩(wěn)定性系數(shù)法。 如圖所示。假定滑動(dòng)體ABC是一個(gè)整體，沿著AB假想圓弧面做整體滑動(dòng)，因?yàn)檫@種滑動(dòng)是滑動(dòng)體繞圓心O向下轉(zhuǎn)動(dòng)，故而沿著滑動(dòng)面滑動(dòng)的條件，即穩(wěn)定系數(shù)K可用抗滑力矩與滑動(dòng)力矩的比值來(lái)表示： ?k= （3.3） ? 式中 Mr- -阻止滑動(dòng)體沿著AB面滑動(dòng)的抗滑力所產(chǎn)生的力矩。 Ms-引起滑動(dòng)體沿著AB面滑動(dòng)的化動(dòng)力所產(chǎn)生的力矩。 邊坡穩(wěn)定性系

31、數(shù)的最小值Kmin應(yīng)該滿足1.151.25的規(guī)定值。如所設(shè)計(jì)的邊坡能滿足這一要求，則認(rèn)為邊坡是穩(wěn)定的。 圓弧條分法的具體步驟如下： 任意選定可能發(fā)生的圓弧滑動(dòng)面AB，其半徑為R，沿著路線縱向取單位長(zhǎng)度1m。將滑動(dòng)土體分成若干個(gè)一定寬度的垂直土條，其寬度一般為24m，如圖3.2所示。 計(jì)算每個(gè)土條的土體重Q（包括小段土體重和其上部換算為土柱的荷載在內(nèi)）。Qii 12 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 可以分解為垂直于小段滑動(dòng)面法向力Ni=Qicosi和平行于該面的切向分力Ti=QisinI。其中，i為該圓弧中心點(diǎn)的半徑線與通過(guò)圓心的豎線之間的夾角， i=arctanRi（其中xi為圓弧中心點(diǎn)距離圓心豎直線的

32、水平距離，R為圓弧半徑。） 計(jì)算每一小段滑動(dòng)面上的反力（抵抗力），即內(nèi)摩擦力Nifi（其中fi=tan?i）和黏聚力ciLi（Li為小段弧長(zhǎng)）。 以圓心O為轉(zhuǎn)動(dòng)圓心，半徑R為力臂，計(jì)算滑動(dòng)面上各個(gè)力對(duì)O點(diǎn)的滑動(dòng)力矩和抗滑力矩。即 mx 滑動(dòng)力矩 Ms=R Ti （3.4） i=1 nnm 抗滑力矩 Ms=R Nifi+ ciLi+ TI （3.5） i=1i=1i=1 nm 式中， Ti為圓心鉛垂線右側(cè)土條的切向分力， Ti為圓心鉛垂線左側(cè)土條的切力， i=1i=1 左側(cè)土條的切向分力作用方向與滑動(dòng)方向相反，起到抗滑作用，應(yīng)在抗滑力矩中加入這一部分，n、m為圓心鉛垂線右側(cè)的分段數(shù)和圓心鉛垂線左

33、側(cè)的分段數(shù)。 ,?r? n?+ ?=1?+ ?=1? ?=1?K= ?=1? ? ?+ ?=1?+ ?=1?sin?=1cos?K= （3.6） ?=1? 式中，c?-第i土條在破裂面處的黏聚力。 ?-第i土條在破裂面處的摩阻系數(shù)，f?=tan? ?-第i土條在破裂面的內(nèi)摩擦角。 13 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 圖3.2 圓弧破裂面 二、檢驗(yàn)黏性土邊坡穩(wěn)定性 1. 具體參數(shù) 表3.3 邊坡參數(shù) 2. 確定圓心輔助線 為了較快地找到最危險(xiǎn)滑動(dòng)面，從而減少計(jì)算工作量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，最危險(xiǎn)滑動(dòng)圓心在一條直線上，該直線就是圓心輔助線。確定圓心輔助線可以采用4.5H法或者36°法。 在采用36

34、6;法后，由荷載轉(zhuǎn)換土柱頂點(diǎn)作于水平線成36°角的線EF，即得到圓心 14 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 輔助線。 圖3.3 確定最不利圓心位置 在圓心輔助線上，選擇如圖所示八個(gè)位置。以各點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置為圓心作圓，然后與邊坡相交形成最危險(xiǎn)破裂面。按照?qǐng)A弧條分法，分次計(jì)算危險(xiǎn)破裂面對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)K，尋找K值的最小值。 具體計(jì)算過(guò)程如下表所示： 表3.4 檢驗(yàn)邊坡穩(wěn)定性(1) 15 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) ? ?+ ?=1?+ ?=1?sin?=1cos?K= ?=1? =510 ?=23.24? K=1.4937 表3.5 檢驗(yàn)邊坡穩(wěn)定性(2) =57° ?=22.11? K= ?=1co

35、s? ?+ ?=1?+ ?=1?=1? sin? K=1.4955 16 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 表3.6 檢驗(yàn)邊坡穩(wěn)定性(3) ? ?+ ?=1?+ ?=1?sin?=1cos?K= ?=1? =46° ?=24.47? K=1.5271 表3.7 檢驗(yàn)邊坡穩(wěn)定性(4) 17 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) =63° ?=21.12? ? ?+ ?=1?+ ?=1?sin?=1cos?K= ?=1? K=1.5939 表3.8 檢驗(yàn)邊坡穩(wěn)定性(5) ? ?+ ?=1?+ ?=1?sin?=1cos?K= ?=1? =67° ?=20.67? K=1.6221 表3.9 檢驗(yàn)

36、邊坡穩(wěn)定性(6) 18 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) ? ?+ ?=1?+ ?=1?sin?=1cos?K= ?=1? =75° ?=19.6? K=1.6560 表3.10 檢驗(yàn)邊坡穩(wěn)定性（7） ? ?+ ?=1?+ ?=1?sin?=1cos?K= ?=1? =47° ?=25.8? K=1.7747 表3.11 檢驗(yàn)邊坡穩(wěn)定性（8） 19 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) ? ? ?+ ?=1?+ ?=1?sin?=1cos?K= ?=1? =38° ?=27.21? K=1.7795 3. 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 對(duì)上述滑動(dòng)面計(jì)算所得到的穩(wěn)定系數(shù)K值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，求得 K值的最小值。與此同時(shí)，找到K值最小值對(duì)于的圓心位置以及