T邊坡穩(wěn)定性分析

第三章

路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)3．1概述

3．1．1影響路基邊坡穩(wěn)定性的因素

1．邊破土質(zhì)

2．水的活動

3．邊坡的幾何形狀

4．活荷載增加

5．地震及其他震動荷載

3．1．2邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法

路基邊坡穩(wěn)定性分析與驗(yàn)算的方法很多，歸納起來有力學(xué)演算法和工程地質(zhì)法兩大類。力學(xué)驗(yàn)算法又叫極限平衡法，假定邊坡眼某一形狀滑動面破壞，按力學(xué)平衡原理進(jìn)行計(jì)算。因此，根據(jù)滑動面形狀的不同，又分為直線法，圓弧法和折線法三種。力學(xué)驗(yàn)算的基本假定是：

1．破裂面以上的不穩(wěn)定土土體沿破裂面作整體滑動，不考慮其內(nèi)部的應(yīng)力分布不均和局部移動

2．土的極限平衡狀態(tài)只在破裂面上達(dá)到3．1．3路基邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算的數(shù)據(jù)

粘結(jié)力c和內(nèi)摩阻角是決定土體抗剪強(qiáng)度的兩個參數(shù)，亦即土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。

如邊坡由多層土體組成，可采用加權(quán)平均法求得

。

3．1．4荷載當(dāng)量高度計(jì)算

把車輛荷載換算成當(dāng)量土柱高，即以相等壓力的土層厚度來代替荷載，叫當(dāng)量高度，用h0表示

h0——荷載當(dāng)量高度，m；N——橫向分布的車輛數(shù)；Q——每一輛車的重量，ΚN；L——車輛前后輪胎（或拖拉機(jī)履帶）著地長度，m；

γ——土的容量，ΚN/m3；

B——橫向分布車輛輪胎（或履帶）外緣之間距離，m；

b——每一輛車的輪胎（或履帶）外緣之間的距離,m；

d——相鄰兩車輪胎（或履帶）之間的凈距,m。沿線路走向橫斷面3．2直線法

此方法適用于由砂土或砂性土組成，抗力以摩阻力為主

3．2．1均質(zhì)砂，礫類土路堤邊坡

穩(wěn)定系數(shù)：

安全系數(shù)K一般采用1.25~1.5。WTTN穩(wěn)定條件：T>T砂土的內(nèi)摩擦角抗滑力與滑動力的比值

安全系數(shù)內(nèi)摩擦角為0時直線法:多個滑動面驗(yàn)算３.3圓弧法法3.3.1圓弧條條分法法瑞典法法，用用圓弧弧條分分法驗(yàn)驗(yàn)算邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性時，，有以下下假定定：1.破裂面面為圓圓柱面面2.計(jì)算中中不考考慮土土條間間的作作用力力3.土坡穩(wěn)穩(wěn)定的的安全全系數(shù)數(shù)用破破裂面面上全全部抗抗滑力矩矩與滑滑動力力矩之之比來來定義義（1）確定滑滑動面面圓心心輔助助線確確定定圓心心輔助助線有有兩種種方法法：4.5H法和36°法Fellenius(4.5H法)最危險險滑動動面圓圓心的的確定定β1β2ROβBA對于均均質(zhì)粘粘性土土土坡坡，其其最危危險滑滑動面面通過過坡腳腳=0圓心位置由β1，β2確定OEFs>0圓心位置在EO的延長線上

Bβ1β2βAH4.5H2H條分法法abcdiβiOCRABH各土條對滑弧圓心的抗滑力矩和滑動力矩滑動土土體分分為若若干垂垂直土土條土坡穩(wěn)定安全系數(shù)對于外外形復(fù)復(fù)雜、、>0的粘性性土土土坡，，土體體分層層情況況時，，要確確定滑滑動土土體的的重量量及其其重心心位置置比較較困難難，而而且抗抗剪強(qiáng)強(qiáng)度的的分布布不同同，一一般采采用條條分法法分析析條分法法分析析步驟驟IabcdiβiABH2.任選一一圓心心O，確定滑滑動面面，將將滑動動面以以上土土體分分成幾幾個等等寬或或不等等寬土土條3.每個土土條的的受力力分析析XiPiXi+1Pi+1NiTiWi靜力平平衡假設(shè)兩兩組合合力(Pi，Xi)＝(Pi＋1，Xi＋1)cdbali1.按比例例繪出出土坡坡剖面面條分法法分析析步驟驟ⅡabcdiβiOCRABHXiPiXi+1Pi+1NiTiWicdbali4.滑動面面的總總滑動動力矩矩5.滑動面面的總總抗滑滑力矩矩6.確定安安全系系數(shù)條分法是一種試算法，應(yīng)選取不同圓心位置和不同半徑進(jìn)行計(jì)算，求最小的安全系數(shù)3．4折線法法折線法法（又又稱傳傳遞系系數(shù)法法）適適用于于滑動動面為為折線線或其其他形形狀的的邊坡坡穩(wěn)定定性驗(yàn)驗(yàn)算。。穩(wěn)定性性指標(biāo)標(biāo)為剩剩余下下滑力力，即即：根據(jù)E的正負(fù)負(fù)土坡坡的穩(wěn)穩(wěn)定性性?折線法法陡坡坡路堤堤穩(wěn)定定性分分析示示例請用剩剩余下下滑力力方法法分析析下圖圖所示示的折折線坡坡上路路堤的的抗滑滑穩(wěn)定定性。。已知：：1)路堤的的幾何何參數(shù)數(shù)如圖圖所示示，其其中：：2)土的參參數(shù)為為：，，，，；；3)作用在在路堤堤上的的超載載；；4)抗滑安安全系系數(shù)。。計(jì)算：1)首先求求土塊塊①的的剩余余下滑滑力；；①的面面積：：S1＝1/2(4+6)××2+1/2××6××6=28m2①的重量量：G1=28×18=504kN/m①的抗滑滑力：：R1=1/K[(G1+qb1)cosαα1×tg＋cL1]＝1/1.25[544××0.707××0.268＋10××6.0/0.707]＝150.36kN/m①的下下滑滑力力：：T1=（G1+qb1）sinαα1＝544××0.707＝384.608kN/m所以以，，①①的的剩剩余余下下滑滑力力為為：：F1＝T1－R1＝234.25kN/m2)F1當(dāng)作作外外力力，，求求土土塊塊②②的的剩剩余余下下滑滑力力；；②的的面面積積：：S2＝4××8=32m2②的重重量量：：G2=32××18=576kN/m②的抗抗滑滑力力：：R2=1/K[(G2+qb2＋F1×0.707)××tg＋cL2]＝1/1.25[781.61××0.268＋10××4.0]＝199.58kN/m②的下下滑滑力力：：T2=F1×0.707＝234.25××0.707＝165.61kN/m②的剩剩余余下下滑滑力力為為：：F2＝T2－R2＝-33.97kN/m<0，也即即①①和和②②可可以以自自平平衡衡，，所所以以令令F2為0，不不帶帶入入下下塊塊計(jì)計(jì)算算。3)求土土塊塊③③的的剩剩余余下下滑滑力力；；③的的面面積積：：S3＝1/2××8××8=32m2③的重重量量：：G3=32××18=576kN/m③的抗抗滑滑力力：：R3=1/K[G3×cosαα2×tg＋cL3]＝1/1.25[576××0.97××0.268＋10××8.0/0.97]＝185.8kN/m③的下下滑滑力力：：T3=G3×sinαα2＝576××0.242＝139.4kN/m③的剩剩余余下下滑滑力力為為：：F3＝T3－R3＝-46.4kN/m<04)因?yàn)闉棰邰鄣牡氖ＪＳ嘤嘞孪禄απ⌒∮谟?，折折線線路路堤堤滿滿足足抗抗滑滑要要求求。。3．5浸水水路路堤堤邊邊坡坡穩(wěn)穩(wěn)定定性性驗(yàn)驗(yàn)算算3．5．1浸水水路路堤堤的的特特點(diǎn)點(diǎn)建建筑筑在在橋橋頭頭引引道道，，河河灘灘及及河河流流沿沿岸岸，，受受到到季季節(jié)節(jié)性性或或長長期期浸浸水水的的路路堤堤，，稱稱為為浸浸水水路路堤堤。。（（1）穩(wěn)穩(wěn)定定性性受受水水位位降降落落的的影影響響當(dāng)當(dāng)水水位位上上漲漲時時，，土土體體除除承承受受向向上上的的浮浮力力外外，，土土粒粒還還受受到到指指向向土土體體內(nèi)內(nèi)部部的的動動水水壓壓力力作作用用，，增增加加了了路路堤堤的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性。。當(dāng)當(dāng)水水位位下下降降時時，，其其動動水水壓壓力力方方向向指指向向土土體體外外面面，，劇劇烈烈地地破破壞壞邊邊坡坡的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性，，并并可可能能產(chǎn)產(chǎn)生生邊邊坡坡凸凸起起或或滑滑坡坡現(xiàn)現(xiàn)象象。。（2）穩(wěn)穩(wěn)定定性性與與路路堤堤填填料料透透水水性性有有關(guān)關(guān)以粘粘性性土土填填筑筑的的路路堤堤達(dá)達(dá)到到最最佳佳密密實(shí)實(shí)度度后后，，透透水水性性很很弱弱；；以以砂砂礫礫石石填填筑筑的的路路堤堤，，由由于于空空隙隙大大，，透透水水性性強(qiáng)強(qiáng)。。因因此此水水位位漲漲落落對對這這兩兩種種土土的的邊邊坡坡穩(wěn)穩(wěn)定定性性影影響響一一般般不不大大。。3．5．2浸水水路路堤堤的的高高度度與與斷斷面面形形式式一般浸水水路堤的的最低設(shè)設(shè)計(jì)標(biāo)高高，可取取設(shè)計(jì)洪洪水位加加安全高高度0.5m。大大河河兩岸或或水庫路路堤，因因水面較較寬，可可能有壅壅水現(xiàn)象象或波浪浪侵襲，，路堤的的最低設(shè)設(shè)計(jì)標(biāo)高高應(yīng)為：：H=設(shè)計(jì)洪水水位+可能的壅壅水高+波浪侵襲襲高+安全高度