路基稳定分析计算全解.ppt

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1、第四章,路基稳定性分析计算,东南大学交通学院黄晓明Tel:025-8379 5184,第四节 软土地基的路基稳定性分析,公路工程线长面广，沿线地质、水文条件复杂多变，受多种因素制约，线路不可避免要穿越软土区；软土特点是细粒土组成的空隙比大（e1）、天然含水量高（wwL,大于3050%）、压缩性高（a1-20.5Mpa-1）、强度低（Cu30Kpa）和具有灵敏结构性的土层。,软土分类：河海沉积湖泊沉积江滩沉积沼泽沉积,软土分布：沿海地区、内陆湖泊和河流谷地分布着大量淤泥、淤泥质粘土等软土。,软土地段高填方路基,第四节 软土地基的路基稳定性分析,第四节 软土地基的路基稳定性分析,主要病害在软土地基

2、上修建高速公路会遇到路基不稳定沉降过大及不均匀沉降等问题且工程性质恶劣，尤其在振动荷载的作用下，易产生侧向滑移及蠕变，对路基、构筑物的影响较大。,第四节 软土地基的路基稳定性分析,主要措施:薄层软土原则上清除换土厚层软土-,稳定分析,达到要求;加固措施;采用其他结构物-修筑桥梁,临界高度 指天然路基状态下，不采取任何加固措施，所容许的路基最大填土高度。计算公式,1、临界高度的计算,1）均质薄层软土地基,2）均质厚层软土路基,式中：Hc容许填土的临界高度；c 软土的快剪粘结力；填土的容重；Nw稳定因数，其值与路堤坡角及深度因素=（d+H）/H有关。如后图,第四节 软土地基的路基稳定性分析,第四节

3、 软土地基的路基稳定性分析,临界高度的计算,浸水路堤 浸水路堤是指受到季节性或长期浸水的沿河路堤、河滩路堤等。浸水路堤的水的浸润曲线 由于土体内渗水速度远慢于河水，因此，当堤外水位升高时，堤内水位的比降曲线（即浸润线）成凹形，当堤外水位下降时，堤内水位的比降曲线成凸形。,1、浸水路堤及水的浸润曲线,双侧渗水路堤水位变化示意图,单侧渗水路堤水位变化示意图,第五节 浸水路堤的稳定性分析,水位急速上升时，浸水路堤的浸润曲线下凹，土体除承受竖向的向上浮力外，还承受渗透动水压力的作用，作用方向指向土体内部，有利于土体稳定，经过一定时间的渗透，土体内水位趋于平衡，不再存在渗透动水压力。水位骤然下降时，浸水

4、路堤的浸润曲线上凸，渗透动水压力的作用方向指向土体外，这将剧烈破坏路堤边坡的稳定性，并可能产生边坡凸起和滑坡，不利于土体稳定，但经过一定时间的渗透，土体内水位也会趋于平衡，不再存在渗透动水压力。浸水路堤边坡稳定的最不利情况一般发生在最高洪水水位骤然降落的时候，此时渗透动水压力指向路基体外。,2、渗透动水压力对浸水路堤的作用,第五节 浸水路堤的稳定性分析,1）浸水路堤的受力:自重、行车荷载、浮力 渗透动水压力。2）浸水路堤的不利时刻：涨水？、落水？。3）土的渗透性：由于土中含有空隙，在水位变化过程中伴有土中含水量的变化。对砂性土渗透性好，动水压力较小；对黏性土渗透性不好，动水压力也不大；对亚砂土

5、、亚黏土具有一定的渗透性，动水压力较大，边坡容易失稳。,3、渗透动水压力对浸水路堤的作用,第五节 浸水路堤的稳定性分析,第五节 浸水路堤的稳定性分析,4）动水压力的计算DIB0 D作用于浸润线以下土体重心的渗透动水压力，kN/m；I渗流水力坡降（取用浸润曲线的平均坡降）；B浸润曲线与滑动弧之间的面积，m2；0水的容重，kN/m3,第五节 浸水路堤的稳定性分析,4、措施通过调查,充分预估浪高、洪水位；放缓边坡；设置护坡道；设置导流结构物。,地震的危害 软弱地基沉陷；液化；挡土墙等结构物破坏；边坡路基失稳等要求：对地震烈度大于等于8的地区进行地震验算。,第六节 路基边坡抗震稳定性分析,第六节 路基

6、边坡抗震稳定性分析,1、地震力地面产生地震波加速度形成的力；,第六节 路基边坡抗震稳定性分析,2、边坡抗震稳定性的计算方法：数解法 图解法3、数解法-按照非地震地区的路基边坡稳定性验算方法确定最危险的滑动面，然后再考虑地震力的作用。,1、陡坡路堤及其稳定性,1）陡坡路堤 陡坡路堤是指修筑在陡坡（地面横坡大于1:2）上及不稳固山坡上的路堤 2）陡坡路堤的稳定性问题：路堤有沿陡坡或不稳定山坡下滑的可能性，涉及稳定问题，有以下几种可能情况：基底接触面较陡或强度较弱，路堤整体沿基底接触面 滑动；路堤修筑在较厚的软弱土层上，路堤连同其下的软弱 土层沿某一滑动面滑动；基底岩层强度不均匀，致使路堤沿某一最弱

7、层面滑动。,第七节 陡坡路堤的稳定性分析,3）陡坡路堤稳定性分析：陡坡路堤产生下滑的主要原因是地面横坡较陡、基底土层软弱或强度不均匀，因此，计算参数应取滑动面附近较软弱的土的实测数据，并考虑浸水后的强度降低。一般可在基底开挖台阶时选择测试数据中较低的值并按受水浸湿的程度予以适当折减。陡坡路堤的稳定性分析假定路堤整体沿滑动面下滑，因此，稳定性分析方法可按滑动面形状分为直线法和折线法。,第七节 陡坡路堤的稳定性分析,2、陡坡路堤稳定性分析方法,1）直线法 当滑动面为基底的单一坡面时按直线滑动面考虑 F=(Q+P)costg+cL T=(Q+P)sin 稳定系数：K=F/T,第七节 陡坡路堤的稳定性

8、分析,2）折线法 当滑动面为基底的多个坡度的折线倾斜面时，可按折线滑动面考虑，将滑动面上土体按折线段划分成若干条块，自上而下分别计算各土体的剩余下滑力，根据最后一块土体的剩余下滑力的正负值确定整个路堤的整体稳定性。即：剩余下滑力=下滑力-(抗滑力)/K 其中：Tn=(Qn+Pn)sin n Nn=(Qn+Pn)cos n,第七节 陡坡路堤的稳定性分析,3）折线法陡坡路堤稳定性分析示例,请用剩余下滑力方法分析下图所示的折线坡上路堤的抗滑稳定性。已知：1)路堤的几何参数如图所示，其中：2)土的参数为：，；3)作用在路堤上的超载；4)抗滑安全系数,第七节 陡坡路堤的稳定性分析,第七节 陡坡路堤的稳定

9、性分析,计算：1)首先求土块的剩余下滑力；的面积：S11/2(4+6)2+1/266=28 m2 的重量：G1=2818=504 kN/m 的抗滑力：R1=1/K(G1+qb1)cos1tgcL1 1/1.255440.7070.268106.0/0.707 150.36kN/m 的下滑力：T1=（G1+qb1）sin15440.707 384.608 kN/m 所以，的剩余下滑力为：F1T1R1234.25 kN/m,第七节 陡坡路堤的稳定性分析,2)F1当作外力，求土块的剩余下滑力；的面积：S248=32 m2 的重量：G2=3218=576 kN/m 的抗滑力：R2=1/K(G2+qb2

10、F10.707)tgcL2 1/1.25781.610.268104.0 199.58 kN/m 的下滑力：T2=F10.707234.250.707 165.61kN/m 的剩余下滑力为：F2T2R2-33.97 kN/m0，也即和可以自平衡，所以令F2为0，不带入下块计算。,第七节 陡坡路堤的稳定性分析,3)求土块的剩余下滑力；的面积：S31/288=32 m2 的重量：G3=3218=576 kN/m 的抗滑力：R3=1/KG3cos2tgcL3 1/1.255760.970.268108.0/0.97 185.8 kN/m 的下滑力：T3=G3sin25760.242 139.4 kN/m 的剩余下滑力为：F3T3R3-46.4 kN/m0 4)因为的剩余下滑力小于0，折线路堤满足抗滑要求。,第七节 陡坡路堤的稳定性分析,