第三章边坡稳定性分析ppt课件.ppt
第三章 边坡稳定性分析,第一节 概述,路基在常年大气雨雪的作用下，土的粘聚力和内摩擦角减小，边坡可能出现滑坍失稳。因此，高填深挖路基、桥头引道和沿河路堤等都要作稳定性验算。,一、边坡稳定原理与方法,（一）边坡稳定原理1、破裂面（1）用力学方法进行边坡稳定性分析时，为简化计算，都按平面问题处理（2）松散的砂性土和砾石内摩擦角较大，粘聚力较小，破裂面近似直线破裂面法。（3）粘性土粘聚力较大，内摩擦角较小，破裂时滑动面为圆柱形、碗形，近似于圆曲面，采用圆弧破裂面法,2、在进行边坡稳定性分析时，近似方法并假定（1）不考虑滑动主体本身内应力的分布（2）认为平衡状态只在滑动面上达到，滑动主体整体下滑（3）极限滑动面位置通过试算来确定,二、边坡稳定性分析的计算参数,路堑：天然土层中开挖，土类别、性质天然生成的路堤：人工填筑物、填料性质和类别多为人为因素控制，对于土的物理力学数据的选用以及可能出现的最不利情况，力求能与路基将来实际情况一致 。（一）所需土的试验资料：1、对于路堑或天然边坡取：原状土的容重r，内摩擦角，粘聚力c2、对路堤边坡：取与现场压实度一致的压实土试验数据。 r 、 、 c 同上,路堤各层填料性质不同时，所采用验算数据可按加权平均法求得。,（二）边坡稳定分析的边坡取值,边坡稳定分析时，对于折线形边坡或阶梯形边坡，在验算通过坡脚破裂面的稳定性时，一般可取坡度平均值或坡脚点与坡顶点的连线坡度。,路基承受自重作用、车辆荷载（按车辆最不利情况排列，将车辆的设计荷载换算成相当于土层厚度h0 ）h0称为车辆荷载的当量高度或换算高度。,（三）汽车荷载当量换算,当量土柱高度的计算公式为：,荷载分布宽度：可分布在行车道宽度范围内考虑实际行车有可能偏移或车辆停放在路肩上，也可认为1厚当量土层分布于整个路基宽度上。,第二节 路基稳定性分析与设计验算,一、边坡稳定性分析方法：力学分析法： 1、数解法假定几个滑动面力学平衡原理计算，找出极限滑动面。 2、图解或表解法在计算机或图解的基础上，制定图或表，用查图或查表来进行，简单不精确。力学分析法： 直线法适用于砂土和砂性土（两者合称砂性土）破裂面近似为平面。 圆弧法适用于粘性土，破裂近似为圆柱形,（一）直线法：,K值一般取1.251.5,（二）圆弧法,粘性土滑坍时破裂面为曲面近似为圆弧滑动面,（二）圆弧法,1、条分法：将圆弧滑动面上土体划分为若干竖条依次计算每一土条沿滑动面的下滑力和抗滑力 叠加计算整个土体的稳定性计算精度与分段数有关越大越精确，一般为810段。结合横断面特性，划分在边坡或地面坡度变化处以简化计算。假定：（1）土体均质，各向同性 （2）滑动面通过坡脚 （3）不计各土条间侧向力的作用,1、圆弧法基本步骤：,通过坡脚任意选定可能滑动面AB，半径为R，纵向单位长度，滑动土体分条（58）计算每个土条重Gi（土重、荷载重）垂直滑动面法向分力计算每一段滑动面抵抗力Nitg（内摩擦力）和粘聚力cLi（Li为I小段弧长）,以圆心o为转动圆心，半径R为力臂。 计算滑动面上各点对o点的滑动力矩和抗滑力矩。,求稳定系数k,再假定几个可能的滑动面，计算相应k值在圆心辅助线MI上绘出，稳定系数k1，k2kn对应于O1,O2On的关系曲线K=f（O）与曲线f（O）相切即为极限滑动面kmin在1.251. 5之间稳定系数k取值k=1.251.50 当计算k小于容许值k应放缓边坡，重新拟订横断面，再按上述方法进行边坡稳定性分析,2、危险圆心辅助线的确定,（1）4.5H法由坡脚E向下引垂线量取路堤高H 由F沿水平线量取4.5H设M计算平均边坡io，并连接ES虚线，在E点作与边坡夹角1，S点作与水平线夹角2的两直线EI、SI交与I点 连接MI并向外延伸 ，则此线即为圆心辅助线， 4.5H法精确，用于分析重要建筑物的稳定性,（2）36法方法：坡顶E处作与坡顶水平线成36的直线EF,二、 浸水路堤稳定性分析,1、河滩路堤受力： 普通路堤外力、自重、浮力（受水浸泡产生浮力）、渗透动水压力（路堤两侧水位高低不同时，水从高的一侧渗透到低的一侧产生动水压力） 最不利情况：水位降落时动水压力指向河滩两侧边坡，尤其当水位缓慢上涨而集聚下降时，对路堤最不利。,二、 浸水路堤稳定性分析,2、渗透动水压力的计算,3、河滩路堤边坡稳定性验算。河滩路堤最不利情况：最高洪水位骤然降落时通常采用圆弧法（条分法）计算公式如下：,注意情况：,1、砾石、片石等无粘性透水材料填筑的路堤水位变化时，不发生动水压力D=0，C=0，Cb=02、用不透水或透水极小的粘性土填筑的路堤水位变化时，不发生动水压力D=03、用一般粘性土（亚粘土、亚砂土）填筑的路堤水位变化时，堤身产生动水压力必须绘制浸润曲线（假定为直线，坡度为降落曲线的平均坡度）用前式计算4、河滩路堤的安全系数，一般规定不小于1.25，按最大洪水位验算时，其安全系数可采用k1.15,三、 陡坡路堤稳定性验算,（一）陡坡路堤地面横坡陡于1：2.5，需验算路堤边坡的稳定性以预防路堤沿地面陡坡下滑。下滑原因：地面横坡较陡、基底土层软弱、强度不均匀，以及地面水或地下水的共同作用，导致路堤下滑力增大，接触面或软弱面土体抗剪强度显著降低。,滑动面可分为：路堤沿基底接触面滑动 路堤连同基底下的山坡覆盖层沿基岩面下滑,（二） 陡坡路堤稳定性验算,1、滑动面为单一坡度倾斜面时（直线滑动面稳定性验算）整个路堤沿直线斜坡面滑动的下滑力E为T：滑动面上的土体下滑力R：抗滑力K：安全系数,当验算得下滑力E为零或负值时，此路堤可认为是稳定的即： E0路堤稳定,1、直线滑动面陡坡路堤稳定性验算,2、折线滑动面稳定性验算步骤： 将折线划分为几个直线段路堤按各直线划分为若干块土体 从上侧山坡到下侧山坡，逐块计算每块沿滑动面的下滑力 最后一块土体下滑力大于零不稳定，小于或等于零稳定,若算得第n块土体下滑力En为负值，则可不列入下一块土体的计算（保守算法）En平行于各相应土块的滑动面，最后一块土体En为正值时土体不稳定剩余下滑力：En0稳定 En0不稳定,3、稳定措施：,改善基底状况，增加滑动面的摩擦力或减小滑动力清除松软土层，夯实基底，使路堤位于坚实的硬层上开挖台阶，放稳坡度，减小滑动力路堤上方排水，阻止地面水浸湿基底改变填料及断面形式：采用大颗粒填料，嵌入地面放缓坡脚处边坡，以增加抗滑力在坡脚处设支挡结构物石砌护脚、干砌或浆砌挡土墙,
