C03邊坡穩(wěn)定性

1、路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6第4章 路基穩(wěn)定性分析計(jì)算路基失穩(wěn)的原因：路基失穩(wěn)的原因： 邊坡過陡、自然平衡條件被破壞、水流沖刷、地基承載力過低等都會(huì)造成邊坡沿一剪切面產(chǎn)生坍塌，必須分析其穩(wěn)定性。路基邊坡穩(wěn)定性概念：路基邊坡穩(wěn)定性概念：一般來說，如果邊坡土(巖)體內(nèi)部某一個(gè)面上的滑動(dòng)力超過了土(巖)體抵抗滑動(dòng)的能力，邊坡將產(chǎn)生滑動(dòng)，即失去穩(wěn)定；如果滑動(dòng)力小于抵抗力，則認(rèn)為邊坡是穩(wěn)定的。路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6 蘭臨高速公路蘭臨高速公路 昭山風(fēng)景區(qū)昭山風(fēng)景區(qū) 邊坡失穩(wěn)滑塌邊坡失穩(wěn)滑塌 塌方現(xiàn)場(chǎng)塌方現(xiàn)場(chǎng)路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6路基路

2、面工程HongxiaTAN2022-3-64.1 車輛荷載換算 路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.2 容許穩(wěn)定安全系數(shù) RKT穩(wěn)定系數(shù)：路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6工況與安全系數(shù)的關(guān)系路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.3 計(jì)算參數(shù)取值加權(quán)平均法加權(quán)平均法: :1. 按分層厚度按分層厚度2. 按土條寬度按土條寬度3. 按面積按面積4. 按巖土質(zhì)含量按巖土質(zhì)含量ta n.t a niiiiiiiiihhchhhhc路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6例例1: 如圖所示路堤由雙層土體組

3、成如圖所示路堤由雙層土體組成,試確定邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算參數(shù)試確定邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算參數(shù)c、tg 、r值。值。路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6陡坡路堤，順層滑坡折線形一般細(xì)粒土，軟弱地基曲線形砂類土（無粘性土）直線形陡坡路堤，順層滑坡折線形一般細(xì)粒土，軟弱地基曲線形砂類土（無粘性土）直線形路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.5 穩(wěn)定性分析方法 圖解法、表解法力學(xué)假設(shè)：力學(xué)假設(shè)：1）縱向取單位長(zhǎng)度，考慮為平面問題；2）松散的砂類土、礫（石）土按直線破裂面進(jìn)行分析；3）粘性土按圓弧破裂面進(jìn)行分析；4）不考慮滑動(dòng)土體本身內(nèi)應(yīng)力的分布，將其視為剛性整體，在滑動(dòng)面上考慮其靜力平衡；

4、 5）極限滑動(dòng)面的位置由試算確定。路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.6 直線法直線法適用于砂土和砂性土（兩者合稱砂類土），土的抗力以內(nèi)摩擦力為主，粘聚力甚小。邊坡破壞時(shí)，破裂面近似平面。路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6 在假定滑動(dòng)面上，單位長(zhǎng)度路基： 下滑力和抗滑力： sin(tg )tgcostgnTGFcLcLNcLG 穩(wěn)定安全系數(shù)： sincosGtgGcLTFK 最不利破壞面： 假定多個(gè)滑動(dòng)面，分別計(jì)算出12,K K ，畫出 K曲線，由圖上確定minK及相應(yīng)的0值。 特例：對(duì)純凈砂石，0,tgcKtg 試算法：試算法：路基路面工程HongxiaTAN2

5、022-3-6例例2、 某砂類土路堤填料的內(nèi)摩擦角為某砂類土路堤填料的內(nèi)摩擦角為35度，如果采用度，如果采用1：1.5的邊坡，安全的邊坡，安全系數(shù)取系數(shù)取1.25，問該路基是否穩(wěn)定，如不穩(wěn)，可采取什么措施？，問該路基是否穩(wěn)定，如不穩(wěn)，可采取什么措施？例例3 、如圖路堤橫斷面、如圖路堤橫斷面,已知填料為砂性土已知填料為砂性土,容重為容重為18.62kN/m3,粘結(jié)力為粘結(jié)力為0.98kPa,內(nèi)摩擦角為內(nèi)摩擦角為35度度,問該路堤邊坡會(huì)不會(huì)沿滑動(dòng)面問該路堤邊坡會(huì)不會(huì)沿滑動(dòng)面AB滑動(dòng)滑動(dòng) (安全系安全系數(shù)取數(shù)取1.25)?路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6解析法：解析法：其中：其中：

6、1、驗(yàn)算邊坡穩(wěn)定性、驗(yàn)算邊坡穩(wěn)定性2、確定坡角、確定坡角3、確定路基高度、確定路基高度 例題見書上例題見書上P7576.min2.cot2.cscKafa af2caHtanfcot( )mn路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.7 圓弧法土的粘結(jié)力使邊坡滑動(dòng)面多呈現(xiàn)曲面，通常假定為圓弧滑動(dòng)面。圓弧法適用于粘土，土的抗力以粘聚力為主，內(nèi)摩擦力較小。邊坡破壞時(shí)，破裂面近似圓弧形。原理：靜力平衡(Static equilibrium ) 假定土質(zhì)均勻，不計(jì)滑動(dòng)面以外的土體位移所產(chǎn)生的作用力，取單位長(zhǎng)度，將滑動(dòng)體劃分為若干土條，計(jì)算各土條對(duì)于滑動(dòng)圓心的滑動(dòng)力矩Moi和抗滑力矩Myi，取

7、兩力矩比值K為穩(wěn)定系數(shù)以判定是否穩(wěn)定。路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的圓心確定：最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的圓心確定：4.5H線法：路基路面工程HongxiaTAN2022-3-636度線法：路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.7 圓弧法(簡(jiǎn)單條分法) 任意條塊 i，滑動(dòng)面上 下滑力和抗滑力： sincosiiiiiiiiiTGFclN tgclGtg 整體分析： 下滑力矩和抗滑力矩：siriMT RMF R 穩(wěn)定安全系數(shù)： iiiiiiisrGtgGclTFMMKsin)cos( 分析時(shí)注意點(diǎn)： Ti 的方向，Y 軸左側(cè)條塊 Ti起抗滑作用，取“-”號(hào)； 滑動(dòng)

8、面上，地基與路基參數(shù), c可能不同； 地基與路基容重 r 可能不同； 由于不考慮條間力作用，K 計(jì)算結(jié)果偏小 1020%，偏于安全； 滑動(dòng)面位置確定：試算； 圓心位置確定：經(jīng)驗(yàn)方法，36線法、4.5H 法。 路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.7 圓弧滑動(dòng)面的表解法和圖解法見書見書P79-80：表解法：由邊坡坡度查表解法：由邊坡坡度查A、B兩個(gè)換算系數(shù)計(jì)算兩個(gè)換算系數(shù)計(jì)算K;圖解法：由圖解法：由 和和 查查 ，計(jì)算，計(jì)算K。 cIrh路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.7 圓弧滑動(dòng)面的解析法圓弧滑動(dòng)面的形式：坡腳圓 判別： 1、當(dāng) 或 時(shí)為坡腳圓 坡面圓 中點(diǎn)圓

9、 2、 當(dāng) 滑動(dòng)面可能為坡腳圓、坡面圓、 中點(diǎn)圓，取決于硬層的埋藏深度。坡腳圓中點(diǎn)圓 邊坡的穩(wěn)定系數(shù)： 30530530,1.,cKHf 路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6陡坡路堤邊坡穩(wěn)定性分析方法 當(dāng)基底為單一坡面，土體沿直線滑動(dòng)面整體下滑時(shí)，可用直線滑動(dòng)面法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析。 滑動(dòng)面以上土體的穩(wěn)定性可按下式計(jì)算 sin+ cosPQCLtgPQK路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.10 軟土地基的路基穩(wěn)定性分析臨界高度的計(jì)算臨界高度的計(jì)算 臨界高度(Critical height)：指天然路基狀態(tài)下，不采取任何加固措施，所容許的路基最大填土高度。計(jì)算公式 1

10、）均質(zhì)薄層軟土地基 2）均質(zhì)厚層軟土路基式中：Hc容許填土的臨界高度； c 軟土的快剪粘結(jié)力； 填土的容重； Nw穩(wěn)定因數(shù)。路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6路基穩(wěn)定性的計(jì)算方法路基穩(wěn)定性的計(jì)算方法總應(yīng)力法 安全系數(shù)為：有效固結(jié)應(yīng)力法路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.11 浸水路堤穩(wěn)定性驗(yàn)算 1）水的影響分析 浸水部分土體受到浮力作用，可用浸水容重 rB代替容重計(jì) 算土條的重力； 浸水后土的粘結(jié)力 c、內(nèi)摩擦角 下降； 滲透動(dòng)水壓力作用（滲流力） 。 滲流力的大?。?B wDIr 其中，I滲流水力坡降；B浸潤(rùn)線以下土體面積。 滲流力的方向：與水力坡降方向相同，作

11、用于滲流土體形心。 路基路面工程HongxiaTAN2022-3-62）穩(wěn)定性分析 ()iii irsiiiN tgcl RMKMTRDS 其中，Di為分塊滲流力，Si為分塊滲流力作用線與圓心的距離。 注意點(diǎn)：浸潤(rùn)線上、下部分分別用 r、rB計(jì)算重力； 浸潤(rùn)線上、下部分 c、 值可能不同； 考慮滲流力。 3 3）分析方法）分析方法 假想摩擦角法：假想填料的內(nèi)摩擦角 懸浮法：水的浮力抵消動(dòng)水壓力作用，附加浸水力矩 條分法：浸水與干燥分別計(jì)算，并計(jì)入浮力和動(dòng)水壓力作用 路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6假想摩擦角法 基本原理：適當(dāng)改變填料的內(nèi)摩擦角，利用非浸水時(shí)的常用方法，進(jìn)行浸水時(shí)

12、的路堤穩(wěn)定性計(jì)算。（只適用于全浸水路堤）路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6懸浮法懸浮法 基本原理：假想用水的浮力作用間接抵消動(dòng)水壓力對(duì)邊坡的影響，即在計(jì)算抗滑力矩中，用降低后的內(nèi)摩擦角反應(yīng)浮力的影響，而在計(jì)算滑動(dòng)力矩中，不考慮浮力作用，滑動(dòng)力矩沒有減小，用以抵償動(dòng)水壓力的不利影響。012costanQWcL RKFFa路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6條分法條分法 基本原理：與非浸水時(shí)的條分法相同，但土條分成浸水與干燥兩部分，并直接計(jì)入浸水后的浮力和動(dòng)水壓力作用。路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6例例5 、 計(jì)算如下浸水路堤的邊坡穩(wěn)定性。計(jì)算如下浸水路

13、堤的邊坡穩(wěn)定性。條分法結(jié)果與假想摩擦角法、懸浮法比較條分法結(jié)果與假想摩擦角法、懸浮法比較路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.12 地震驗(yàn)算 路基路面工程HongxiaTAN2022-3-62）穩(wěn)定性分析 條塊分析： 下滑力和抗滑力： sincoscossiniiiiiiiii iiiiiiTGQFN tgclNGQ 安全系數(shù)： sinsincosiiiiiiiiiiiiiiiFRFKyG xQ yGQRFGQ 3）分析方法分析方法 解析法 圖解法路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6本章基本要求1、掌握邊坡穩(wěn)定性分析原理和方法；2、了解陡坡路堤穩(wěn)定性、浸水路堤穩(wěn)定性的分析方法；路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6思考題1、對(duì)直線法、圓弧法和傳遞系數(shù)法的異同進(jìn)行比較，它們各自適用于什么場(chǎng)合？2、用條分法分析路基穩(wěn)定性時(shí)，作用于條塊上的各已知力是如何考慮和計(jì)算的？3、在路基穩(wěn)定性分析中，土工參數(shù)和容許安全系數(shù)值應(yīng)如何合理確定？4、用哪些方法整治路基邊坡失穩(wěn)問題？路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6計(jì)算題1、已知陡坡路堤