路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定浙江建設(shè)課件

路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定路基由寬度、高度和邊坡坡度三者所構(gòu)成路基的寬度取決于道路的技術(shù)等級(jí)路基的高度（包括路中心線的挖填深度，路基兩側(cè)的邊坡高度）取決于縱坡設(shè)計(jì)及地形路基邊坡坡度取決于地質(zhì)、水文條件，并由邊坡穩(wěn)定性和橫斷面經(jīng)濟(jì)性等因素比較選定第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定定義行車道寬度與其兩側(cè)路肩寬度之和路基寬度值根據(jù)設(shè)計(jì)通行能力及交通量大小而定路肩寬度值技術(shù)等級(jí)高的公路及城鎮(zhèn)近郊的一般公路，盡可能增大，一般取1～3m，并鋪筑硬質(zhì)路肩一、路基寬度第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定高速公路、一級(jí)公路路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定分離式路基形式第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定二、三、四級(jí)公路路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定城市道路路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定路堤的填筑高度或路塹的開(kāi)挖深度路基中心線處設(shè)計(jì)標(biāo)高與原地面標(biāo)高之差路基的填挖高度路肩邊緣距原地面的高度（或指路槽底距原地面中心點(diǎn)的高度）路基最小填土高度路基處于中濕狀態(tài)時(shí)的填土高度二、路基高度第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定新建公路路基邊緣標(biāo)高；在設(shè)置超高、加寬地段，則為設(shè)置超高、加寬前的路基邊緣標(biāo)高改建公路可與新建公路相同，也可采用路中線標(biāo)高設(shè)有中央分隔帶的高速公路、一級(jí)公路中央分隔帶的外側(cè)邊緣標(biāo)高城市道路的設(shè)計(jì)標(biāo)高道路中心線處的標(biāo)高路基設(shè)計(jì)標(biāo)高的一般規(guī)定第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定坡高H與邊坡寬度b之比值表示。一般記為1：m路基邊坡坡率的大小取值應(yīng)根據(jù)填料物理力學(xué)性質(zhì)、邊坡高度和工程地質(zhì)條件進(jìn)行合理選定三、路基邊坡坡率第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定一般土質(zhì)路堤邊坡坡度第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定不宜陡于表6-4及表6-5規(guī)定當(dāng)采用易風(fēng)化的巖石填筑路堤時(shí)，邊坡坡度應(yīng)按土質(zhì)路堤邊坡設(shè)計(jì)填石路堤邊坡坡率第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定應(yīng)從地貌和地質(zhì)構(gòu)造上判斷其整體穩(wěn)定性在遇到工程地質(zhì)或水文地質(zhì)條件不良的地層時(shí)，應(yīng)盡量使路線避繞它對(duì)于穩(wěn)定的地層，應(yīng)考慮開(kāi)挖后，是否會(huì)由于減少支承，坡面風(fēng)化加劇而引起失穩(wěn)土質(zhì)路塹邊坡形式及坡率應(yīng)根據(jù)工程自然條件及施工方法，經(jīng)力學(xué)分析綜合確定2．路塹邊坡第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定邊坡高度不大于20m時(shí)，邊坡坡率不宜陡于表6-7規(guī)定土質(zhì)路塹邊坡坡率第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定密實(shí)程度應(yīng)通過(guò)挖坑試驗(yàn)判別其劃分標(biāo)準(zhǔn)如表6-8所示黃土、紅粘土、高液限粘土、膨脹土等特殊土質(zhì)的挖方邊坡形式及坡度應(yīng)按《路基設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定確定土的密實(shí)程度確定第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定（一）邊坡穩(wěn)定原理路基邊坡破壞時(shí)形成一滑動(dòng)面，滑動(dòng)面的形狀與土質(zhì)有關(guān)四、邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定粘性土具有較大的粘聚力（c），而內(nèi)摩擦角(φ)較小邊坡滑坍時(shí)，滑動(dòng)土體有時(shí)象圓柱體，有時(shí)象碗形松散的砂土、砂性土和礫（石）土具有較大的內(nèi)摩擦角(φ)和較小的粘聚力（c）邊坡滑坍時(shí)，滑動(dòng)面類似于平面或折線面不同土質(zhì)對(duì)滑動(dòng)面形狀的影響第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定（1）邊坡穩(wěn)定性分析所需試驗(yàn)資料路塹或天然邊坡取原狀土的容量、內(nèi)摩擦角和粘聚力路堤邊坡應(yīng)取與現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度一致的壓實(shí)土的試驗(yàn)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)包括壓實(shí)后土的容量、粘聚力和內(nèi)摩擦角（二）計(jì)算參數(shù)第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)分析確定也可采用加權(quán)平均法求得邊坡為多層土體時(shí)的計(jì)算參數(shù)確定第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定對(duì)于折線形或階梯形邊坡，一般可取平均值圖a)：取AB線圖b)：取坡腳點(diǎn)B和坡頂點(diǎn)A的連線加權(quán)平均法中邊坡的取值

第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定路基承受汽車荷載作用，將車輛按最不利情況排列，并將設(shè)計(jì)車輛的相應(yīng)加重車進(jìn)行布置將車輛的設(shè)計(jì)荷載換算成當(dāng)量土柱高（即以相等壓力的土層厚度來(lái)代替荷載）以h0表示驗(yàn)算時(shí)將此當(dāng)量高度土體連同滑動(dòng)土體一并進(jìn)行計(jì)算（2）汽車荷載當(dāng)量換算第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定N—橫向分布的車輛數(shù)，單車道N=1，雙車道N=2G—每一輛車的重力，kN；

—路基填料的容重，kN/m3；

L—汽車前后軸的總距，m；

B—橫向分布車輛輪胎最外緣之間總距，m（2）汽車當(dāng)量土柱高度的計(jì)算式第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定B=N*b+(N-1)m+db—每一車輛的輪距,取1.8m；m—相鄰兩輛輪距,取1.3m；d—輪胎著地寬度；對(duì)一級(jí)公路和二級(jí)公路均為0.6m。橫向分布車輛輪胎最外緣之間總距B第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定可以分布在行車道（路面）的范圍考慮到實(shí)際行車可能有橫向偏移或車輛停放在路肩上，也可認(rèn)為厚的當(dāng)量土層分布在整個(gè)路基寬度上荷載分布寬度第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定分類力學(xué)分析法工程地質(zhì)法1．力學(xué)分析法根據(jù)滑動(dòng)面形狀分直線法驗(yàn)算和圓弧法驗(yàn)算前者適用于邊坡破壞時(shí)，破裂面近似平面的砂類土后者適用于邊坡破壞時(shí)，破裂面近似圓曲面的粘性土（三）邊坡穩(wěn)定性分析方法第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定思路首先假定出若干個(gè)的可能滑動(dòng)面，再按力學(xué)平衡原理，對(duì)每個(gè)可能的滑動(dòng)面進(jìn)行驗(yàn)算，從中找出最危險(xiǎn)滑動(dòng)面，以此來(lái)判斷邊坡的穩(wěn)定性相關(guān)假設(shè)不考慮滑動(dòng)土體本身內(nèi)應(yīng)力的不均勻分布滑動(dòng)土體無(wú)局部的變形和移動(dòng)極限平衡狀態(tài)只在滑動(dòng)面上達(dá)到力學(xué)分析方法第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定（1）直線法驗(yàn)算路堤土楔體ABC沿假設(shè)滑動(dòng)面AB滑動(dòng)，計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)K（按縱向單位長(zhǎng)度計(jì)）力學(xué)分析方法第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定

F—沿滑動(dòng)面AB方向的抗滑阻力，kN；T—沿滑動(dòng)面AB方向的下滑力，kN；G—滑動(dòng)土楔體ABC自重及路基頂面換算土柱重力之和，kN；

—滑動(dòng)面AB對(duì)于水平面的夾角，（°）；φ—路堤填土的內(nèi)摩擦角，（°）；c—路堤填土的粘聚力，kPa；L—滑動(dòng)面AB的長(zhǎng)度，m。穩(wěn)定系數(shù)K第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定先假定路堤邊坡值然后通過(guò)坡角A點(diǎn)，假定3~4個(gè)可能的滑動(dòng)面傾角值ωi，按式求出相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)值Ki得出ωi與Ki的關(guān)系曲線在關(guān)系曲線上找到最小穩(wěn)定系數(shù)數(shù)值及對(duì)應(yīng)的極限破裂面傾斜角值計(jì)算思路第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定一般取穩(wěn)定系數(shù)K≥1.25試驗(yàn)所得的計(jì)算參數(shù)、c值與實(shí)際有一定的偏差，為了保證邊坡有足夠的安全儲(chǔ)備不應(yīng)取值過(guò)大而使工程不經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定系數(shù)K的取值第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定K=1抗滑力等于下滑力，滑動(dòng)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，相當(dāng)于自然休止角K>1路堤邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)且與邊坡高度無(wú)關(guān)K<1則不論邊坡高度多少，都不能保持穩(wěn)定砂類土的穩(wěn)定系數(shù)K第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定如圖為一路堤橫斷面。已知填料為砂性土，容量γ=18.62kN/m3，粘結(jié)力c=0.98kPa，內(nèi)摩擦角φ=350。試問(wèn)該路堤邊坡會(huì)不會(huì)沿滑動(dòng)面AB產(chǎn)生滑動(dòng)？[例6.3.1]第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定解題步驟第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定1）條分法基本原理先假定一圓弧滑動(dòng)面，將圓弧滑動(dòng)面上的土體劃分為豎向土條結(jié)合橫斷面，劃分在邊坡變化處和地形變化處依次計(jì)算每一個(gè)土條沿滑動(dòng)面的下滑力和抗滑力疊加計(jì)算整個(gè)滑動(dòng)土體的穩(wěn)定性判斷路基邊坡是否穩(wěn)定（2）圓弧法驗(yàn)算第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定a.通過(guò)坡腳任意選定可能的圓弧滑動(dòng)面AB，其半徑為R。取單位長(zhǎng)的路段，將其劃分為若干個(gè)垂直土條，其寬一般取2~4mb.計(jì)算每個(gè)土條的自重（包括其上部換算土柱的重力），引至滑動(dòng)圓弧上，并分解到滑動(dòng)面的法向和切線方向上驗(yàn)算步驟與計(jì)算公式

第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定以最小穩(wěn)定系數(shù)≥1.25來(lái)判定邊坡穩(wěn)定性若＜1.25，則邊坡不安全措施可減緩邊坡、降低路堤高度或修筑擋土墻，以增加邊坡穩(wěn)定性邊坡穩(wěn)定性判斷

第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定為了較快地找到最危險(xiǎn)滑動(dòng)面，減少試算工作量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心在一條線上，該線即是圓心輔助線確定圓心輔助線可以采用36°法和4.5H法2）危險(xiǎn)圓心輔助線的確定第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定①4.5H法第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定4.5H法計(jì)算圖式第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定輔助線作圖角度值表第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定由荷載換算土柱部邊緣S點(diǎn)（不計(jì)荷載時(shí)S點(diǎn)位于路基邊緣）處作與水平線成36°角的射線SI，即得圓心輔助線②36°線法第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定36°法和4.5H法均可不計(jì)荷載換算土層的高度，所得結(jié)果相差不大，可作簡(jiǎn)化計(jì)算確定圓心輔助線方法的計(jì)算結(jié)果相差不大為求解簡(jiǎn)便，一般用36°法4.5H法較精確，且求出的穩(wěn)定系數(shù)K值最小，故常用分析重要建筑物的邊坡穩(wěn)定性36°線法與4.5H法的比較第三節(jié)路基設(shè)計(jì)與邊坡穩(wěn)定對(duì)照當(dāng)?shù)匾延械木哂蓄愃乒こ痰刭|(zhì)條件，對(duì)處于極限平衡的天然斜坡和人工邊坡情況進(jìn)行調(diào)查分析，并用于路基斷面的設(shè)計(jì)中，對(duì)路基邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析挖方路基邊坡的形狀和坡度常用這一方法來(lái)分析路基邊坡的穩(wěn)定性對(duì)比分析時(shí)，要考慮各方面的因素，包括巖石（土）性質(zhì)、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、擬用施工方法、邊坡形狀等2．工程地質(zhì)法第四節(jié)路基的附屬設(shè)施“路基設(shè)計(jì)應(yīng)重視排水設(shè)施與防護(hù)設(shè)施的設(shè)計(jì)，取土、棄土應(yīng)進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，防止水土流失，堵塞河道和誘發(fā)路基病害”合理設(shè)置取土坑、棄土堆、護(hù)坡道、碎落臺(tái)、堆料坪以及錯(cuò)車道等《標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)規(guī)定第四節(jié)路基的附屬設(shè)施取土坑在公路沿線挖取土方填筑路基或用于養(yǎng)護(hù)所留下的整齊土坑棄土堆將開(kāi)挖路基所廢棄的土堆放于公路沿線一定距離的整齊土堆一、取土坑與棄土堆第四節(jié)路基的附屬設(shè)施取土坑第四節(jié)路基的附屬設(shè)施合理選擇地點(diǎn)尊重沿線區(qū)域規(guī)劃。要結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)田、水利規(guī)劃，生態(tài)平衡，發(fā)展利用等需要不得影響路基主體的的使用功能，確保路基的穩(wěn)定采用必要的排水，防護(hù)和綠化措施，避免水土流失相關(guān)注意事項(xiàng)第四節(jié)路基的附屬設(shè)施平原地區(qū)，用土量較小時(shí)，沿道路兩側(cè)設(shè)置取土坑深度約為1.0m或稍大，寬度依據(jù)用土數(shù)量和用地允許而定堤頂與坑底高差（邊坡高度）h≥3.0m時(shí)，在路基坡腳與坑之間設(shè)寬度不小于1.0m的護(hù)坡道坑底設(shè)縱橫排水坡及相應(yīng)設(shè)施1．取土坑第四節(jié)路基的附屬設(shè)施填方路基附近，考慮經(jīng)濟(jì)性與自然環(huán)境因素取土坑尺寸第四節(jié)路基的附屬設(shè)施堆放規(guī)則，進(jìn)行適當(dāng)碾壓應(yīng)采取必要的排水、防護(hù)和綠化措施設(shè)在就近低地或路塹的下邊坡一側(cè)，當(dāng)?shù)孛鏅M坡小于1：5時(shí)，可設(shè)在兩側(cè)2．棄土堆第四節(jié)路基的附屬設(shè)施護(hù)坡道加寬邊坡橫距減少邊坡平均坡度增加邊坡整體穩(wěn)定性護(hù)坡道寬度至少為1.0m護(hù)坡道寬度d視邊坡高度h而定碎落臺(tái)在邊溝外側(cè)或路塹邊坡中間以供風(fēng)化碎落土石塊積聚，養(yǎng)護(hù)時(shí)再作定期清除寬度一般為1.0~1.5m二