F6路基穩(wěn)定性分析

1、第第 六六 章章路基穩(wěn)定性分析路基穩(wěn)定性分析Analyse the stablization of subgrade一、須做路基穩(wěn)定性分析的路基類型：一、須做路基穩(wěn)定性分析的路基類型：1、高路堤（陡坡路堤）；、高路堤（陡坡路堤）；2、深路塹；、深路塹；3、浸水路基；、浸水路基；4、軟基上路堤、軟基上路堤二、方法：二、方法：1、工程地質(zhì)類比法；、工程地質(zhì)類比法；2 2、力學(xué)驗(yàn)算法：、力學(xué)驗(yàn)算法：1 1）極限平衡法（安全系數(shù)法）極限平衡法（安全系數(shù)法）-條分法（簡(jiǎn)單條分法、畢肖普法、傳遞系數(shù)法）條分法（簡(jiǎn)單條分法、畢肖普法、傳遞系數(shù)法）2 2）數(shù)值分析法（）數(shù)值分析法（FEM,BEM,FEM,BE

2、M,）6.1 基本分析方法基本分析方法一、工程地質(zhì)類比法：一、工程地質(zhì)類比法： 參照當(dāng)?shù)匾延械念愃乒こ痰刭|(zhì)條件而處于極限狀態(tài)穩(wěn)定的自然山坡和參照當(dāng)?shù)匾延械念愃乒こ痰刭|(zhì)條件而處于極限狀態(tài)穩(wěn)定的自然山坡和穩(wěn)定的人工邊坡來(lái)判定路基的設(shè)計(jì)斷面是否穩(wěn)定。如路基挖方邊坡的坡度穩(wěn)定的人工邊坡來(lái)判定路基的設(shè)計(jì)斷面是否穩(wěn)定。如路基挖方邊坡的坡度常用這種方法定。因?yàn)橛绊懲诜竭吰路€(wěn)定的因素很多，難以進(jìn)行理論分析。常用這種方法定。因?yàn)橛绊懲诜竭吰路€(wěn)定的因素很多，難以進(jìn)行理論分析。 在分析巖石挖方邊坡的穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)注意巖體中結(jié)構(gòu)面（地質(zhì)界面）的在分析巖石挖方邊坡的穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)注意巖體中結(jié)構(gòu)面（地質(zhì)界面）的情況與結(jié)構(gòu)面的

3、延展性、規(guī)模、形狀和密集程度、充填與膠結(jié)情況、產(chǎn)狀情況與結(jié)構(gòu)面的延展性、規(guī)模、形狀和密集程度、充填與膠結(jié)情況、產(chǎn)狀和組合等有關(guān)，最關(guān)鍵的還是結(jié)構(gòu)面與邊坡面的關(guān)系。當(dāng)結(jié)構(gòu)面的走向與和組合等有關(guān)，最關(guān)鍵的還是結(jié)構(gòu)面與邊坡面的關(guān)系。當(dāng)結(jié)構(gòu)面的走向與路線夾角路線夾角 4040時(shí)，且摩擦角時(shí)，且摩擦角m 0，Ks減小；如減??；如Fn0則則不穩(wěn)定，可采取支擋措施（將下滑力作為推力）。不穩(wěn)定，可采取支擋措施（將下滑力作為推力）。 當(dāng)滑動(dòng)面為直線時(shí)，當(dāng)滑動(dòng)面為直線時(shí)， i i= = i-1i-1= = ，則，則 i-1=0 ，)sin(1)cossin(1iiiiiiisiiiiiifQcoWCKQWFF將條

4、塊的將條塊的F i - F i-1相加，且設(shè)相加，且設(shè)Fn=0)cos()sincos(CKiiiisiiiiiiiQSinWfQW 此外，還有一些其它方法如揚(yáng)布法、分塊極限平衡法、最危險(xiǎn)滑弧圓此外，還有一些其它方法如揚(yáng)布法、分塊極限平衡法、最危險(xiǎn)滑弧圓心位置確定法（心位置確定法（4.5H法，法，36法）等。法）等。6.3 穩(wěn)定性驗(yàn)算穩(wěn)定性驗(yàn)算穩(wěn)定性驗(yàn)算基本程序如下：穩(wěn)定性驗(yàn)算基本程序如下：1.根據(jù)路基可能出現(xiàn)的滑動(dòng)面形狀，選擇分析方法；根據(jù)路基可能出現(xiàn)的滑動(dòng)面形狀，選擇分析方法；2.進(jìn)行適當(dāng)?shù)臈l塊劃分；進(jìn)行適當(dāng)?shù)臈l塊劃分；4.選取抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，求選取抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，求Ks;3.按不同的荷載組合

5、計(jì)算條塊自重及其他已知力（按不同的荷載組合計(jì)算條塊自重及其他已知力（Qi )；5.將每種荷載組合下的將每種荷載組合下的Ks（取最小值）與容許（取最小值）與容許Ks比較，判定是否穩(wěn)定。比較，判定是否穩(wěn)定。一、荷載組合：?？紤]三種荷載組合一、荷載組合：?？紤]三種荷載組合1.主要組合：重力、汽車荷載、常水位時(shí)的浮力。主要組合：重力、汽車荷載、常水位時(shí)的浮力。2.附加組合：將主要組合中的汽車荷載該為平板掛車或履帶車?；蚩几郊咏M合：將主要組合中的汽車荷載該為平板掛車或履帶車?；蚩紤]最不利水位時(shí)浮力和滲流力。慮最不利水位時(shí)浮力和滲流力。3.地震組合：重力、地震力及常水位條件下的浮力。在地震基本烈度地震組合

6、：重力、地震力及常水位條件下的浮力。在地震基本烈度為為8度以上地區(qū)需進(jìn)行抗震驗(yàn)算。度以上地區(qū)需進(jìn)行抗震驗(yàn)算。路基失穩(wěn)時(shí)，滑動(dòng)面的形狀和位置同路基外形、巖土性質(zhì)和地層情況等有關(guān)。路基失穩(wěn)時(shí)，滑動(dòng)面的形狀和位置同路基外形、巖土性質(zhì)和地層情況等有關(guān)。1.粘性差（透水砂、碎石組成）的土構(gòu)成的坡體粘性差（透水砂、碎石組成）的土構(gòu)成的坡體：滑坍時(shí)破壞面接近于平：滑坍時(shí)破壞面接近于平面，用直線滑動(dòng)面法驗(yàn)算。面，用直線滑動(dòng)面法驗(yàn)算。土質(zhì)均勻的路基邊坡破壞時(shí)，滑動(dòng)面常過坡腳或變坡點(diǎn)，通常都假設(shè)幾個(gè)土質(zhì)均勻的路基邊坡破壞時(shí)，滑動(dòng)面常過坡腳或變坡點(diǎn)，通常都假設(shè)幾個(gè)可能滑動(dòng)面，求得可能滑動(dòng)面，求得Ks最小的滑動(dòng)面為最

7、危險(xiǎn)滑動(dòng)面。大量計(jì)算表明，最危最小的滑動(dòng)面為最危險(xiǎn)滑動(dòng)面。大量計(jì)算表明，最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的圓心是在一條輔助線附近，此輔助線位置可用險(xiǎn)滑動(dòng)面的圓心是在一條輔助線附近，此輔助線位置可用4.5H法定。其中法定。其中1 1、2 2輔助角可見表輔助角可見表6-16-1，當(dāng)邊坡不陡于，當(dāng)邊坡不陡于1 1：1 1時(shí)，可用時(shí)，可用3636法定。這兩種法定。這兩種方法均適用于邊坡坡頂水平、滑動(dòng)圓弧過邊坡坡腳的情況。方法均適用于邊坡坡頂水平、滑動(dòng)圓弧過邊坡坡腳的情況。2.有一定粘性的土有一定粘性的土構(gòu)成的坡體構(gòu)成的坡體：滑坍時(shí)破壞面接近于曲面，用圓弧滑：滑坍時(shí)破壞面接近于曲面，用圓弧滑動(dòng)面法驗(yàn)算。（簡(jiǎn)單條分法、動(dòng)面法

8、驗(yàn)算。（簡(jiǎn)單條分法、BishopBishop法）法）二、滑動(dòng)面的形狀和位置：二、滑動(dòng)面的形狀和位置： 36法法: :較4.5H4.5H法簡(jiǎn)單，但精度不如4.5H4.5H法。 4.5H法法：過過A向下作垂直向下作垂直AC=H，過，過C作水平線作水平線CD=4.5H，過過A作一線作一線AO與與AB夾夾 1 1角，過角，過B作作OB與水平線夾角與水平線夾角 2 2，交于，交于O點(diǎn)，連點(diǎn)，連OD作延長(zhǎng)線，在其上作延長(zhǎng)線，在其上取取O1、O2、O3點(diǎn)，求點(diǎn)，求K1、K2、K3，取小值。，取小值。O1O2O336B4.5HOBDACHH12O1O2O3K1K2K33.軟土地基上的路堤：軟土地基上的路堤：當(dāng)

9、當(dāng)hH，滑動(dòng)面深度為，滑動(dòng)面深度為11.5H。HhAG11.5H4.斜坡（陡坡）路堤：斜坡（陡坡）路堤：這類滑移面多為直線或折線形或曲線組合型。這類滑移面多為直線或折線形或曲線組合型。當(dāng)?shù)谈叱^極限高度時(shí)，堤身常和地基一起滑動(dòng)，滑動(dòng)面形狀多為圓弧形。當(dāng)?shù)谈叱^極限高度時(shí)，堤身常和地基一起滑動(dòng)，滑動(dòng)面形狀多為圓弧形。三、條塊的劃分和自重計(jì)算：三、條塊的劃分和自重計(jì)算：保證：保證：C i ，i 值同一條塊是定值，對(duì)圓弧面：取寬值同一條塊是定值，對(duì)圓弧面：取寬2-6m，塊數(shù)，塊數(shù)n取取10左右。左右。劃分原則：劃分原則：1）土層條件有變化時(shí)；）土層條件有變化時(shí)；2）填料有分層時(shí)；）填料有分層時(shí)；3）

10、滑移面坡度有變化時(shí)。）滑移面坡度有變化時(shí)。自重：自重：由面積乘土的容積而得，當(dāng)由幾層土組成時(shí)，應(yīng)分層計(jì)算，然后疊加。由面積乘土的容積而得，當(dāng)由幾層土組成時(shí)，應(yīng)分層計(jì)算，然后疊加。 在作穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)將車輛荷載按最不利情況排列，并換算在作穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)將車輛荷載按最不利情況排列，并換算為相當(dāng)?shù)耐翆雍穸葹橄喈?dāng)?shù)耐翆雍穸萮0。再計(jì)入條塊面積內(nèi)一起計(jì)算重力。再計(jì)入條塊面積內(nèi)一起計(jì)算重力。四、車輛荷載換算：四、車輛荷載換算：土柱高土柱高:BnGh0n為車道數(shù)，為車道數(shù)，G為重車重（為重車重（KN），），B為車輛荷載的橫向分布寬度，為車輛荷載的橫向分布寬度，L為車為車輛荷載縱向分布長(zhǎng)度，為填料容重（輛

11、荷載縱向分布長(zhǎng)度，為填料容重（KN/m3)。B=nb+(n-1)d+eb為車兩側(cè)輪中距為車兩側(cè)輪中距1.8m，d為為1.3m，e為輪胎著地寬度（為輪胎著地寬度（0.5，0.6，0.7）汽汽10：G=150KN，L=4.2m； 汽汽15：G=200KN，L=4.2m；汽汽2020：G=300KNG=300KN，L=5.6mL=5.6m； 汽超汽超2020：G=550KNG=550KN，L=13mL=13m。 換算得到的土柱荷載（高換算得到的土柱荷載（高h(yuǎn) h.0.0) )可按寬度布置在道路行車部分范圍內(nèi)；可按寬度布置在道路行車部分范圍內(nèi)；也可分布在整個(gè)路基寬度上。定最危險(xiǎn)滑移面圓心位置時(shí)，可將換

12、算土柱也可分布在整個(gè)路基寬度上。定最危險(xiǎn)滑移面圓心位置時(shí)，可將換算土柱荷載頂端作為邊坡頂處理，荷載頂端作為邊坡頂處理，h h0 0計(jì)入邊坡高度內(nèi)。計(jì)入邊坡高度內(nèi)。 浸水土體會(huì)受到浮力（靜水壓力）和滲流力（動(dòng)水壓力）的作用，使材浸水土體會(huì)受到浮力（靜水壓力）和滲流力（動(dòng)水壓力）的作用，使材料抗剪強(qiáng)度下降。只要將浸水部分采用浮容重計(jì)算土的自重即可。料抗剪強(qiáng)度下降。只要將浸水部分采用浮容重計(jì)算土的自重即可。五、浮力和滲流力的考慮：五、浮力和滲流力的考慮：浮容重：浮容重：=m m- -w w = =d d-(1-n)-(1-n)w w m m為飽和容重；為飽和容重；w w為水容重；為水容重；d d為干

13、容重；為干容重；n n為孔隙率。為孔隙率。 當(dāng)邊坡內(nèi)有水位差時(shí)，就會(huì)發(fā)生滲流力現(xiàn)象，則有動(dòng)水壓力，若坡外水當(dāng)邊坡內(nèi)有水位差時(shí)，就會(huì)發(fā)生滲流力現(xiàn)象，則有動(dòng)水壓力，若坡外水位較坡內(nèi)低，滲流力指向坡體外，則降低坡體的穩(wěn)定性。要考慮。位較坡內(nèi)低，滲流力指向坡體外，則降低坡體的穩(wěn)定性。要考慮。D = Am m I I I I為水力坡降，為水力坡降，A A為滑動(dòng)體面積。為滑動(dòng)體面積。 對(duì)于透水材料（砂、石，對(duì)于透水材料（砂、石，I=0I=0 ）或幾乎不透水材料筑成的路堤，均或幾乎不透水材料筑成的路堤，均可不計(jì)滲流力?？刹挥?jì)滲流力?？紤]考慮滲流力時(shí)：滲流力時(shí)：) rDX()cos(CRKiiiisiiiWf

14、W六、地震力的計(jì)算：分水平和豎向六、地震力的計(jì)算：分水平和豎向 豎向震動(dòng)時(shí)對(duì)路基危害比水平震動(dòng)小得多，可忽略不計(jì)。豎向震動(dòng)時(shí)對(duì)路基危害比水平震動(dòng)小得多，可忽略不計(jì)。 水平震動(dòng)力：水平震動(dòng)力：Q=CiCzKhW Ci為重要性系數(shù)，為重要性系數(shù)，Cz為綜合系數(shù)為綜合系數(shù)0.25；Kh水平地震系數(shù)（水平地震系數(shù)（0.1，0.2，0.4）；）；W為重力。為重力。七、土工參數(shù)的選?。浩?、土工參數(shù)的選?。河稍囼?yàn)或經(jīng)驗(yàn)確定由試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)確定；在使用過程中或在施工過程中，路基出現(xiàn)失穩(wěn)征兆時(shí)，應(yīng)采取整治措施在使用過程中或在施工過程中，路基出現(xiàn)失穩(wěn)征兆時(shí)，應(yīng)采取整治措施。1.清方、減重或反壓清方、減重或反壓。2.排水和防護(hù)：攔截、疏干、排除滑動(dòng)區(qū)域內(nèi)外的地面、地下水。排水和防護(hù)：攔截、疏干、排除滑動(dòng)區(qū)域內(nèi)外的地面、地下水。八、容許安全系數(shù)：八、容許安全系數(shù)： 一般在一般在1.01.5之間。主要組合是為之間。主要組合是為1.25；附加組合時(shí)為；附加組合時(shí)為1.15；地震；地震組合時(shí)為組合時(shí)為1.10（當(dāng)邊坡高大于（當(dāng)邊坡高大于20米時(shí)取米時(shí)取1.15，對(duì)三、四級(jí)公路取，對(duì)三、四級(jí)公路