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边坡稳定性分析_图文

第三章 边坡稳定性分析
第一节 概 述

路基的稳定性,一般取决于边坡的 稳定性和地基的稳定性,路线在跨 越深沟或高架桥的桥头引道都要修 筑高填土路堤,一般对此要进行个 别设计,进行稳定性验算。 路基的稳定性分析的目的,就是要 路基的稳定性分析的目的,就是要 确定一个合理的路基形式 确定一个合理的路基形式,选择一 合理的路基形式, 个经济、稳定的边坡值, 个经济、稳定的边坡值,为是否进 行路基防护、加固提供依据。 行路基防护、加固提供依据。

一、原理及方法 边坡滑动面形状
平面 曲面 直线 曲线 折线

影响因素: 影响因素: 1、土质,强度、密实程度、施工过程; 土质,强度、密实程度、施工过程; 2、水的影响; 水的影响; 3、边坡的形状和高度; 边坡的形状和高度; 4、其它外荷载的作用。 其它外荷载的作用。

设计方法分类:
力学验算法(数解法、图解法) 利用C 利用C、Ф、Υ半理论计算方法 工程地质法 比拟法:利用工程地质相近性原则 分析法:路堑边坡受岩层构造面控制,产 状与路线走向的关系

要分析:
1)地质情况 工程特点、成因、成分、密实程度 2)自然条件 气候、水文、温度 3)其它 边坡方位、高度、开挖方法、深孔爆破 4)配合土工实验

设计方法的选择: 设计方法的选择: 应根据土石成分及其表现的性质来确 一般的的选择方法是: 定,一般的的选择方法是: 采用“力法” 土质 采用“力法” 采用“工法”为主, 力法” 岩质 采用“工法”为主,“力法” 为辅

边坡稳定性验算的计算参数
一、边坡稳定性验算的数据的确定
一般物理性质实验 含水量、容重

标准击实实验
最佳含水量、最大密实度

剪切实验
C、Ф值

1、多层土体验算数据的确定
C1h1+c2h2+c3h3+

C =————————
∑h
h1 h2 h3 c1 c2 c3

2、边坡坡度的取值
平均坡度法 连线法

3、荷载当量高度 按汽车荷载最不利情况来考虑, 按车辆荷载的作用面积,把它 的作用效果用相当的土体高度 来替代,称为均布等代土层, 换算高度称为当量高度。

面积s 面积s

h0=NG/BLγ

h0

第二节 边坡稳定性力学验算法
一、直线法 二、圆弧法

一、直线法
基本假定: 基本假定: 1、假定滑动土体是作整体滑动,滑动体 是刚体; 2、极限平衡状态只是在破裂面上达到; 3、不考虑内应力作用。

适用于松散土体(砂、砾、石 等)填筑的路堤、多坡滑坍时的 力学验算,验算的方法是假设滑 动面通过坡脚或变坡点,计算填 土沿滑动面下滑的稳定系数K 土沿滑动面下滑的稳定系数K。

α

下滑力

T=Qsinα

抗滑力

R= Qcos αtanφ +CL tanφ

K=R/T
K=( Qcos αtanφ +CL )/ Qsinα K=( tanφ K > 1 K= 1 K<1 C=O 稳定 极限状态 不稳定 天然休止角

再假设滑动面,计算安全系数(稳定 系数),作K=f(α)关系曲线,确定最 系数),作K=f(α)关系曲线,确定最 小的安全系数,判断其是否稳定。

一般要求K≥ 1.25, 一般要求K≥ 1.25, 否则需要重新计算。
k

由于各种方法均有一些概况的假定,土 工实验数据也有一定的局限性,以及施工 上,气候条件等因素影响,所以K一般取 用1.25~1.5

α

二、圆弧法
圆弧法又分为瑞典法及简化法。最常 见的是条分法。 这种方法适用于粘土填筑的路基边坡, 滑动时滑动面近似为曲面,为简化计 算,通常假定为一圆弧状,滑动面一 般通过坡脚,有时也可能通过变坡点。

1、条分法
基本方法: 基本方法:
0 x

y

把土体划分为若干小段,每一小段的重量Q 把土体划分为若干小段,每一小段的重量Q包括 小段土体重和上部作用荷载。

把小段的重量Q 把小段的重量Q分解为垂直于小段滑 动面的垂直方向N N=QCOSα 动面的垂直方向N(N=QCOSα)和 切于该滑段的切向方向T 切于该滑段的切向方向T(T= QSINα QSINα)

α Q

滑动面上的可能反力有摩擦力Nf和 滑动面上的可能反力有摩擦力Nf和 粘聚力CL,假定土条间无侧向力作 粘聚力CL,假定土条间无侧向力作 用,或若有但于滑弧的切向方向。

2、圆心辅助线的确定
4.5H法 4.5H法 36°角法 36°

4.5H法 4.5H法

查表得β 查表得β1、 β2
d

h0

β1 A

i

H h

H

4.5H
B

c

36°角法 36°
0.3H 0.3H

五个点

36° 36°

(0.25+0.4)H

二、浸水路堤边坡稳定性验算 二、浸水路堤边坡稳定性验算
一)、渗透动水压力的作用 1、定义: 定义: 受到季节性或长期浸水的沿河路堤,河滩路堤 及桥头引道等均为浸水路堤。 2、特点: 特点: 浸水路堤除承受普通路堤外力和自重外,还要 受到水的浮力和渗透动水压力的作用;及两侧的 静水压力的作用。水位上涨,水从边坡的一侧或 两侧渗入路堤内;而当水位降落时,水又从堤内 向外渗出。渗透速度随土的性质而异。

3、填料的影响
以粘性土填筑的路堤达到最佳密实度 后透水性很弱,以砂砾石填筑的路堤, 由于孔隙大,透水性强。这两种土对 于边坡稳定性影响都不大。 属于中等透水性的土如亚粘土、亚砂 土等作路堤填料,在水位降落时,对 边坡稳定性影响较大,需考虑动水压 力。

浸水路堤填料最好用渗水性强的材料, 浸水路堤填料最好用渗水性强的材料, 如石质坚硬不易风化的块石、片石、 如石质坚硬不易风化的块石、片石、 碎砾石、砂砾等。 碎砾石、砂砾等。若附近无此类填料 或从远运不经济时,可采用粘性土, 或从远运不经济时,可采用粘性土, 但必须夯实。对浸水易崩解、 但必须夯实。对浸水易崩解、溶解或 风化的岩石应禁止使用。 风化的岩石应禁止使用。

二、渗透动水压力的计算
大小: D=I γ 方向: 渗透水压力D 渗透水压力D作用与浸溶线以下土体的重心 平行与水力坡降I 平行与水力坡降I。可按下式简化计算。 作用点: 重心

三、浸水路堤边坡稳定性验算

最不利情况一般发生在最高洪水位 骤然降落的时候。

K=M抗/M滑=R( K=M抗/M滑=R(f

要区别对待浸水和未浸水土条的单位体积重量。

陡坡路堤稳定性验算
在坡度较大的山坡上修筑路堤,因 下滑力较大,填土有时会产生沿山 坡下滑的现象,严重威胁道路畅通 和行车安全。再设计这类路基时, 需验算路堤的滑动稳定性。当不能 保证路基稳定时应采取一定的稳定 或加固措施。

可能的滑动形式
1、基底为基岩或为稳定山坡,地面横坡较 大,可能沿基底接触面产生滑动。 2、基底为不稳定的山坡覆层,下卧层岩 层又为陡坡,路堤可能随同基地覆盖层沿 倾斜基岩滑动。 3、当基底为较厚的软弱土层时,路堤连同 其下的软弱土层沿软弱层中某一最弱的滑 动面滑动。

填料和基底都是不宜风化的基岩, 坡度陡于1 2.0。一般坡度陡于1 坡度陡于1:2.0。一般坡度陡于1: 2.5时即需采用稳定性措施。 2.5时即需采用稳定性措施。

4、当陡坡路堤基底的沿层与山坡一致时, 会沿某一最若的层面滑动。 5、陡坡路堤可能的滑动通常按上述的横 断面方向考虑,但实际上也会出现纵向滑 动的情况,设计时必须慎重考虑路线位置 与地形地质构造的关系。

验算数据的选择
验算时所采用的数据,最好都有试验依据。不可 能时应按P24页表格选用数据。 能时应按P24页表格选用数据。 在参数的选择中C 在参数的选择中C, 较难确定,在基底开挖台阶 时,可在填土与基底的C 时,可在填土与基底的C, 值中取两者中较小的。 再不设台阶的山坡上,考虑到水沿滑动面的渗流 影响,C值一般较小可以忽略不计。f 影响,C值一般较小可以忽略不计。f值一般在 0.25~0.60之间。 0.25~0.60之间。 按滑动面的形式,可分为单坡滑动面和多坡滑动 面。

直线滑动面验算法
E=T— E=T—i 当验所得之下滑力E 当验所得之下滑力E为0或负值时,此路堤 即可认为是稳定的。

折线滑动面法稳定验算法
当滑动面为折线时,可将折线划分为n 当滑动面为折线时,可将折线划分为n个直 线段,路堤也按各直线段划分为若干块土 体从上而下逐块计算每块土体沿直线滑动 面的下滑力。按最后一块土体的剩余下滑 力的正负值,来判定路堤的稳定性。


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