chap4___路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計ppt課件

1、chap4 路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計 4-1 邊坡穩(wěn)定性分析原理4-2 邊坡穩(wěn)定性計算4-3 陡坡路堤穩(wěn)定性驗算4-4 軟基處置路基穩(wěn)定性分析4-5 浸水路堤穩(wěn)定性回目錄4-1 邊坡穩(wěn)定性分析原理邊坡穩(wěn)定性分析原理 路基穩(wěn)定性設(shè)計就是對其邊坡穩(wěn)定性進展分析和驗算，以確定合理的路基橫斷面方式。一、邊坡穩(wěn)定性設(shè)計的目的、對象、根本假定和參數(shù)取值。一、邊坡穩(wěn)定性設(shè)計的目的、對象、根本假定和參數(shù)取值。1、目的、對象：、目的、對象：目的：尋求合理的斷面穩(wěn)定方式及適當?shù)倪吰轮的康模簩で蠛侠淼臄嗝娣€(wěn)定方式及適當?shù)倪吰轮?或確定必要的加固方法?；虼_定必要的加固方法。對象：高填、深挖路基。對象：高填、深挖路基。2、邊

2、坡穩(wěn)定分析：、邊坡穩(wěn)定分析： 邊坡破壞時構(gòu)成一滑動面，其外形與土質(zhì)有關(guān)。邊坡破壞時構(gòu)成一滑動面，其外形與土質(zhì)有關(guān)。 粘性土：滑動面象碗形或圓柱形；粘性土：滑動面象碗形或圓柱形； 松散的砂性土及砂土：滑動面類似于一平面。松散的砂性土及砂土：滑動面類似于一平面。 Rupture plane Slope in cohesionless soil 假設(shè)下滑面是單一平面，那么根據(jù)靜力平衡原理可以求解力未知量，這是一個靜力平衡問題；假設(shè)下滑面具有二個破壞面，穩(wěn)定性分析必需確定兩個破壞面上的法向力大小和作用點，但只能建立三個平衡方程，因此是一個超靜定問題。TWN NTWT1N1WT2N2A直線破壞面 B折線

3、破壞面 圖4-1 邊坡的滑動面 假設(shè)下滑面具有多個破壞面，穩(wěn)定性分析時必需確定每個破壞面法向力的大小和作用點，同樣只能建立三個平衡方程，因此這是一個多次超靜定問題(圖4-2)。TNWC曲線破壞面 圖4-2 邊坡的滑動面 要處理這個問題，必需作一些假設(shè)，使之變成靜定問題。 1力學分析時按平面問題處置； 2松散的砂性土和礫石土采用直線破裂面法； 3粘性土采用圓弧破裂面法。根本假定：1不思索滑動土體本身內(nèi)應(yīng)力的分布。2以為平衡形狀只在滑動面上到達，滑動時成整體下滑。3最危險滑動面位置，經(jīng)過試算來確定。3、所需參數(shù)取值、所需參數(shù)取值 1對于路塹或天然土坡為：對于路塹或天然土坡為： 原狀土容重原狀土容重

4、kN/m3 內(nèi)摩擦角內(nèi)摩擦角 粘聚力粘聚力C (kPa)2對于路堤填普通土者為：對于路堤填普通土者為： 壓實后的容重壓實后的容重kN/m3 內(nèi)摩擦角內(nèi)摩擦角 粘聚力粘聚力C (kPa)二、荷載當量高度：二、荷載當量高度： 以相等壓力的土層厚度來替代荷載。以相等壓力的土層厚度來替代荷載。當量高度當量高度h0h0的計算公式：的計算公式： h0=NQ/(LB) h0=NQ/(LB)式中：式中：BB橫向分布車輛輪胎或履帶外緣之間的間隔橫向分布車輛輪胎或履帶外緣之間的間隔m m B=Nb+(N-1)d B=Nb+(N-1)d b b輪胎外側(cè)寬輪胎外側(cè)寬 d d相鄰兩輪胎外側(cè)間距相鄰兩輪胎外側(cè)間距 L L

5、汽車前后軸的總距汽車前后軸的總距4-1 三、多層土體的計算參數(shù)三、多層土體的計算參數(shù)在驗算時，假設(shè)邊坡由多層土體所構(gòu)成，那么參數(shù)在驗算時，假設(shè)邊坡由多層土體所構(gòu)成，那么參數(shù)C C、值可采用加權(quán)平均法求得值可采用加權(quán)平均法求得Hhchhhhchchccniiinnn1212211 Htghhhhtghtghtghtgniiinnn1212211Hhhhhhhhniiinnn12122114-2 五、驗算邊坡的取值五、驗算邊坡的取值 對于折線形或階梯形邊坡，普通可取加權(quán)平均值。對于折線形或階梯形邊坡，普通可取加權(quán)平均值。CDEBA1 : n1 : n1 : nh1h2h3h圖4-2 邊坡取值表示圖

6、 圖4-2a 圖4-2b 取AB線 取坡腳點和坡頂點的連線4-2 4-2 邊坡穩(wěn)定性計算邊坡穩(wěn)定性計算一、路基穩(wěn)定性驗算方法一、路基穩(wěn)定性驗算方法1、工程地質(zhì)比較法閱歷法、工程地質(zhì)比較法閱歷法 根據(jù)不同的土類及其所處的形狀，經(jīng)過長期的消費實際和根據(jù)不同的土類及其所處的形狀，經(jīng)過長期的消費實際和大量的資料調(diào)查，擬定邊坡穩(wěn)定值參考數(shù)據(jù)。大量的資料調(diào)查，擬定邊坡穩(wěn)定值參考數(shù)據(jù)。 在設(shè)計時，將影響邊坡穩(wěn)定的要素作比較，采用類似條件在設(shè)計時，將影響邊坡穩(wěn)定的要素作比較，采用類似條件下的穩(wěn)定邊坡值。下的穩(wěn)定邊坡值。2、力學計算法實際法、力學計算法實際法 根本原理：根本原理：K=F/T抗滑力抗滑力/滑動力滑

7、動力按驗算方法分：按驗算方法分： 1數(shù)解法數(shù)解法 此法較準確，但計算較繁頊。此法較準確，但計算較繁頊。 利用力學平衡原理確定最危險滑動面，再判別能否穩(wěn)定。假利用力學平衡原理確定最危險滑動面，再判別能否穩(wěn)定。假定幾個不同的滑動面，按力學平衡原理對每個滑動面進展邊坡穩(wěn)定幾個不同的滑動面，按力學平衡原理對每個滑動面進展邊坡穩(wěn)定性分析，從中找出極限滑動面，從而判別邊坡的穩(wěn)定性。定性分析，從中找出極限滑動面，從而判別邊坡的穩(wěn)定性。 2圖解或表解法圖解或表解法 方法較簡單，但沒有數(shù)解法準確。方法較簡單，但沒有數(shù)解法準確。 在計算機和圖解分析的根底上，制定成圖或表，用查圖法或查在計算機和圖解分析的根底上，制

8、定成圖或表，用查圖法或查表法進展邊坡穩(wěn)定性分析。表法進展邊坡穩(wěn)定性分析。 根據(jù)滑動面類型分為：根據(jù)滑動面類型分為： 直線法砂土、砂性土直線法砂土、砂性土值大，值大，C值小值小 圓弧法粘性土圓弧法粘性土值小，值小，C值大值大二、直線法驗算二、直線法驗算一不純真的均質(zhì)砂類土路堤邊坡一不純真的均質(zhì)砂類土路堤邊坡GSinCLtgGCosTFK圖4-3-1 直線法計算圖式 4-3 求解方法：1、試算法求kmin 當進展邊坡穩(wěn)定性計算時，a、f、Q均為知值，利用假定法試算法，假設(shè)幾個滑動面i，求出最小的穩(wěn)定性系數(shù)kmin 即最危險滑動面2、實際法求kmin 利用k=f()的函數(shù)關(guān)系，對其求導，可得邊坡穩(wěn)定

9、系數(shù)最小值的表達式，用以替代試算法，計算任務(wù)可大為簡化。邊坡穩(wěn)定分析步驟：邊坡穩(wěn)定分析步驟：1 1、先假定路堤邊坡值；、先假定路堤邊坡值；2 2、然后經(jīng)過坡腳、然后經(jīng)過坡腳A A點，點，假定假定3 3到到4 4個能夠的破裂個能夠的破裂面，求出相應(yīng)的穩(wěn)定系面，求出相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)數(shù)KiKi值，得到關(guān)系曲線；值，得到關(guān)系曲線；3 3、在其上找到最小穩(wěn)定、在其上找到最小穩(wěn)定系數(shù)及其對應(yīng)的極限破系數(shù)及其對應(yīng)的極限破裂角。裂角。 圖4-3-2 直線法計算圖試算法 純真的粗中砂或枯燥純真的細砂時：純真的粗中砂或枯燥純真的細砂時：由于砂類土的粘接力很小，普通可忽略不計。由于砂類土的粘接力很小，普通可忽略不計。

10、C=0C=025.1tgtgTFK當K=1時： 即抗滑力等于下滑力，滑動面上土體處于極限平衡形狀，此時的坡度角稱為“天然休止角，等于土體的內(nèi)摩擦角。K=1.25時： tg=0.8tg。 由此可見，用松散性填料建筑的路堤其邊坡角的正切值，不宜大于填料磨擦系數(shù)0.8倍。4-4 例4-1：對于純真的粗中砂或枯燥純真的細砂，當填料=40時， 假設(shè)采用1：1.5的路基邊坡，能否穩(wěn)定？ 解：當填料=40時， 根據(jù) tg=0.8tg=0.6713得=3552。 對于1：1.5的路基邊坡。 相應(yīng)的邊坡角=3341 由于,該邊坡穩(wěn)定。 由此類推，如40,路基邊坡應(yīng)相應(yīng)放緩。二不純真的砂類土路塹解析法二不純真的砂

11、類土路塹解析法對于砂類土的路塹邊坡，其穩(wěn)定系數(shù)對于砂類土的路塹邊坡，其穩(wěn)定系數(shù)K按下式計算：按下式計算： 土楔ABD沿假定的破裂面AD滑動，其穩(wěn)定系數(shù)為：ctgactgaftgGTFK00 GsincL+ cos4-5 式中：h邊坡的豎向高度，m；路塹土楔的內(nèi)摩擦角，f=tg；a0參數(shù)，a0=2c/ (h) ，為土的容重，KN/m3；邊坡傾斜角。Kmin的實際表達式： 按微分方法，當dK/d=0可求穩(wěn)定系數(shù)K最小時破裂面傾斜角0值，即ctg0=ctg+ (4-6)將式(4-6)代入式(4-5)得最小穩(wěn)定系數(shù)為Kmin=(2a0+f)ctg2 cse (4-7) )(00afacsc00afa推

12、導：推導：由圖由圖4-44-4可看出，單位長路基邊坡滑動體可看出，單位長路基邊坡滑動體ABDABD的重力的重力Q Q表達式為：表達式為：SinSinHLQ)(21那么SinSinSinHcfctgK)(2便于求導數(shù)，將)()()()(ctgctgSinSinSinSinSinSin那么式為)2()()()(2)2(rHcaactgctgafctgrHcctgrHcfK設(shè)。例4-2：某挖方邊坡，知 =25，C=14.7Kpa，=17.64KN/m3,H=6.0m。現(xiàn)擬采用1：0.5的邊坡，實驗算其穩(wěn)定性。解：由Ctg= 0.5, =6326,Csc=1.1181 f= tg =tg25=0.46

13、63 a=2c/H=214.7/(17.646.0)=0.2778代入下式得 Kmin=1.53由于Kmin1.25該路基邊坡穩(wěn)定。csc)(2)2(000minafactgafK三、圓弧法：三、圓弧法：假定滑動面為一圓弧，它適用于以下路堤與路塹： 1、邊坡有不同土層、均質(zhì)土邊坡； 2、部分被淹沒、均質(zhì)土壩； 3、部分發(fā)生滲漏、邊坡為折線或臺階形的粘性土一根本原理瑞典條分法一根本原理瑞典條分法 ：當按滑動土體這一整膂力矩平衡條件計算分析時，由于滑面上各當按滑動土體這一整膂力矩平衡條件計算分析時，由于滑面上各點的斜率都不一樣，自重等外荷載對弧面上的法向和切向作用分力點的斜率都不一樣，自重等外荷載

14、對弧面上的法向和切向作用分力不便按整體計算，因此整個滑動弧面上反力分布不清楚；另外，對不便按整體計算，因此整個滑動弧面上反力分布不清楚；另外，對于于0 0的粘性土坡，特別是土坡為多層土層構(gòu)成時，求的粘性土坡，特別是土坡為多層土層構(gòu)成時，求W W的大小和的大小和重心位置就比較費事。重心位置就比較費事。 故在土坡穩(wěn)定分析中，將圓弧滑動面上的土體劃分為假設(shè)干豎向故在土坡穩(wěn)定分析中，將圓弧滑動面上的土體劃分為假設(shè)干豎向土條，依次計算每一土條沿滑動面下滑的下滑力和抗滑力，然后疊土條，依次計算每一土條沿滑動面下滑的下滑力和抗滑力，然后疊加計算出整個滑動土體的穩(wěn)定性。加計算出整個滑動土體的穩(wěn)定性。圓弧法的精

15、度主要與劃分土條的數(shù)量有關(guān)，分段愈多結(jié)果愈準確，圓弧法的精度主要與劃分土條的數(shù)量有關(guān)，分段愈多結(jié)果愈準確，但計算愈繁瑣。普通可按實踐情況劃分為但計算愈繁瑣。普通可按實踐情況劃分為8 8到到1010段。段。二假定：二假定：1 1、土為勻質(zhì)且各向同性；、土為勻質(zhì)且各向同性；2 2、不思索土體內(nèi)應(yīng)力分布及各土條之間的相互作用力的影響；、不思索土體內(nèi)應(yīng)力分布及各土條之間的相互作用力的影響；3 3、土條不受側(cè)向力。、土條不受側(cè)向力。三計算步驟：三計算步驟：1 1經(jīng)過坡腳恣意經(jīng)過坡腳恣意選定滑動面，半徑選定滑動面，半徑為為R R，縱向長為，縱向長為1 1米米；2 2 分條并編號分條并編號，為了計算方便，為

16、了計算方便，土條寬度可取滑弧土條寬度可取滑弧半徑的半徑的1/10,1/10,即即b=0.1Rb=0.1R，普通為，普通為2 2到到4 4米以圓心米以圓心O O為垂直為垂直線，向上順序編為線，向上順序編為0 0、1 1、2 2、3 3、，向下順序為向下順序為1 1、2 2、3 3、，這，這樣，樣，0 0條的滑動力矩條的滑動力矩為為0 0，0 0條以上土條條以上土條的滑動力矩為正值的滑動力矩為正值，0 0條以下滑動力矩條以下滑動力矩為負值；為負值； 圖4-6 圓弧法邊坡穩(wěn)定性分析計算圖 3 計算每個土條的土體重，并計算出兩個方向上的分力； NiWicosi TiWisini式中：i法向應(yīng)力與垂直線

17、的夾角。 4 計算每一小條滑動面上的反力，即內(nèi)摩擦力和粘聚力；ninicLifNi115 以圓心為支點，半徑R為力臂，計算滑動面上各力對圓心的滑動力矩和抗滑力矩；niiiTaWRM1sinRCLaWRtgMniiiR1cosb)計算抗滑力矩 a)計算滑動力矩6 6求穩(wěn)定系數(shù)求穩(wěn)定系數(shù)K K值，公式如下：值，公式如下：K=K= 由于試算的滑動面是恣意選定的，故需再假定幾個能夠的由于試算的滑動面是恣意選定的，故需再假定幾個能夠的滑動面，反復上述步驟，繪制曲線；該法計算簡便，有長時間滑動面，反復上述步驟，繪制曲線；該法計算簡便，有長時間的運用閱歷，但任務(wù)量大，可用計算機進展，由于它忽略了條的運用閱歷

18、，但任務(wù)量大，可用計算機進展，由于它忽略了條間力對間力對NiNi值的影響，能夠低估平安系數(shù)值的影響，能夠低估平安系數(shù)(5(520)20)。 假設(shè)找到相應(yīng)的最小平安系數(shù)，相對應(yīng)的圓心即為極限滑假設(shè)找到相應(yīng)的最小平安系數(shù)，相對應(yīng)的圓心即為極限滑動面圓心，對應(yīng)的滑動面為極限滑動面。動面圓心，對應(yīng)的滑動面為極限滑動面。jGjiGicLiGifTjTiRcLifNiRMsMninininisinsincos)()(1111如何較快找到極限滑動面呢？ 根據(jù)閱歷，極限滑動圓心在一條直線上，該線即是圓心輔助線。 確定圓心輔助線的方法： 4.5H法和36o度法。(1)4.5H法(一)由坡腳E向下引豎線，在豎線上

19、截取高度H=h+h0(邊坡高度及荷載換算為土柱高度h0)得F點。自F點向右引程度線，在程度線上截取4.5H，得M點。連結(jié)邊坡坡腳E和頂點S，求得SE的斜度i01/m，據(jù)此值查表4-1得1和2值。由E點作與SE成1角的直線，再由S點作與程度線成2角的直線，兩線相交得I點。連結(jié)I和M兩點即得圓心輔助線 (2) 4.5H法(二) 假設(shè)不思索荷載換算土層高度h0，那么方法可以簡化(圖4-7b)，即H=h，斜度i0按邊坡腳、坡頂?shù)穆?lián)線AB與程度線的夾角來計算，1和2仍由i0按表4-1查得。由坡腳E向下引豎線，在豎線上截取高度H=h(邊坡高度)得F點。 其它步驟同1 (3)36線法一由荷載換算土柱高頂點作

20、與程度線成36角的線EF，即得圓心輔助線。 (4)36線法二由坡頂處作與程度線成36角的線EF，即為圓心輔助線。 用36o度法較簡單，但4.5H法較準確，重要建筑物必需采用。 穩(wěn)定系數(shù)K的取值：穩(wěn)定系數(shù)K=1.25到1.50，視詳細情況而定。例題： 路基高度13m，頂寬10m，路基填土為中液限亞粘土，粘聚力10Kpa，內(nèi)摩擦角24o，容重17KN/m3，荷載為掛-80，試分析其穩(wěn)定性。四、表解法：四、表解法： 用圓弧法進展邊坡穩(wěn)定性分析，計算任務(wù)量較大，對用圓弧法進展邊坡穩(wěn)定性分析，計算任務(wù)量較大，對于均質(zhì)、直線形邊坡路堤，滑動面經(jīng)過坡腳，頂部為程度于均質(zhì)、直線形邊坡路堤，滑動面經(jīng)過坡腳，頂部

21、為程度并延伸至無限遠處，可按表解法進展邊坡穩(wěn)定性分析。并延伸至無限遠處，可按表解法進展邊坡穩(wěn)定性分析。 將分條參數(shù)都用高度將分條參數(shù)都用高度H H的參數(shù)表示，表達式用的參數(shù)表示，表達式用A A、B B參參數(shù)表示，查表可得穩(wěn)定系數(shù)。數(shù)表示，查表可得穩(wěn)定系數(shù)。 表解法是運用圖解和分析計算的結(jié)果制成的一系列計表解法是運用圖解和分析計算的結(jié)果制成的一系列計算參數(shù)表的邊坡穩(wěn)定性分析方法。算參數(shù)表的邊坡穩(wěn)定性分析方法。 如圖將土體劃分各小塊，其寬為b、高為a、滑弧全長L，將此三者換算成邊坡高度的表達式，即b=H a=H LH每1m長的土塊總量為G=ab1=H2其法向和切向分力為N=GcosH2cosT=G

22、sinH2sin穩(wěn)定系數(shù)為sin cos 2211HHcHfTcLNfKniinii圖4-9 表解法邊坡穩(wěn)定性分析原理 令：由此可得 K= (4-9)BcfAH A cossinB sin圖4-10 滑動圓弧經(jīng)過坡腳的幾何關(guān)系 圖4-9 表解法邊坡穩(wěn)定性分析原理 邊坡斜度滑動圓弧的圓心O1O2O3O4O5i0=1:mABABABABAB1:12.345.751.876.001.576.571.407.501.248.801:1.252.646.052.166.351.827.031.668.031.489.651:1.53.046.252.546.502.157.151.908.331.711

23、0.101:1.753.446.352.876.582.507.222.188.501.9610.411:2.03.846.503.236.702.807.262.458.452.2110.101:2.254.256.643.586.803.197.272.848.302.539.801:2.54.676.653.986.783.537.303.218.152.859.501:2.754.996.044.336.783.867.243.598.023.209.211:35.236.604.696.754.247.233.977.873.598.81表4-2 滑動圓弧經(jīng)過坡腳的A，B值 例題4-

24、3：知：路堤高12m，路基土粘聚力c=10kPa，內(nèi)摩擦角24(tg=0.45)，容重 =16.8KN/m3，邊坡坡度i011.5，請用表解法分析其邊坡穩(wěn)定性。解：根據(jù)提供的數(shù)據(jù)，不同圓心對應(yīng)的A，B值及Ki值為O1O2O3O4O5A3.042.542.151.901.71B6.256.507.158.3310.10Ki1.661.451.311.251.26邊坡穩(wěn)定系數(shù)Kmin=1.26， 如穩(wěn)定系數(shù)要求為1.25，那么滿足穩(wěn)定性要求。假設(shè)要求大于1.50，那么不穩(wěn)定。五、圖解法六、滑動圓弧的解析法 圓弧滑動面的產(chǎn)生與土坡的坡角大小、土的強度目的，以及土中硬層的位置等要素有關(guān)。其方式普通有三

25、種：1圓弧滑動面經(jīng)過坡腳點，稱為坡腳圓；2圓弧滑動面經(jīng)過坡面上點，稱為坡面圓；3圓弧滑動面發(fā)生在坡腳以外的點，且圓心位于坡面中點的垂直線上，稱為中點圓。 對于均質(zhì)簡單土坡圓弧滑動體的穩(wěn)定分析可采用整體穩(wěn)定分析法，所謂簡單土坡是指土坡上、下兩個土面是程度的，坡面是一平面。 1假設(shè)斜坡破壞發(fā)生的話，那么臨界滑弧通常是經(jīng)過坡腳的坡腳圓；適用于堅實地基2假設(shè)鞏固基底位于坡腳以下較小深度處，那么臨界滑弧能夠切于鞏固土層面，并經(jīng)過坡腳以上斜坡，稱為坡面圓。3假設(shè)底面破壞發(fā)生的話，那么臨界滑弧稱為中點圓，由于滑弧的中心位于經(jīng)過斜坡中點的豎直線上。中點圓切于鞏固土層面。 適用于脆弱地基、陡坡路基 由于簡單解析

26、法是以非常簡單的假設(shè)為根底的，因此，該類方法很少用于實踐條件下土坡的穩(wěn)定平安系數(shù)的計算。然而，作為估計臨界滑弧的中心位置和弄清破壞面的能夠特性的一種指點，該類方法是有價值的。此外，它們可以作為判別一個給定的斜坡能否一定平安、一定不平安或能夠有穩(wěn)定問題的一種方法。假設(shè)存在穩(wěn)定問題，那么相應(yīng)于破壞面的土坡平安系數(shù)該當根據(jù)前述的方法來計算。當 0時，滑動面為坡面圓。當=0，且53時，滑動面也是坡腳圓，其最危險滑動面圓心位置，同樣可以從圖4-18中的及值作圖求得。當=0，且53時，滑動面能夠是中點圓，也有能夠是坡腳圓或坡面圓，它取決于硬土層的埋藏深度。當硬層埋藏深度很大時，滑動面呈中點圓；隨著硬層埋藏

27、深度減小，那么滑動面能夠是坡腳圓或坡面圓。 a斜坡破壞圖4-12臨界滑弧位置參數(shù)確實定與0、的關(guān)系坡腳圓；適用于堅實地基圖4-17坡角與、深度系數(shù)的關(guān)系滑動圓弧位置圖4-16b鞏固土層面破壞中點圓適用于脆弱地基、陡坡路基圖4-18坡角與深度系數(shù)、穩(wěn)定系數(shù)NW和的關(guān)系 例題P178例94-3 陡坡路堤穩(wěn)定性驗算陡坡路堤穩(wěn)定性驗算 一、一、 陡坡路堤：陡坡路堤： 路堤修筑在陡坡上，且地面橫坡大于路堤修筑在陡坡上，且地面橫坡大于1 1：2.02.0，或在不穩(wěn)定，或在不穩(wěn)定山坡上時，路基不僅要作穩(wěn)定性分析，還要分析路堤沿陡坡或山坡上時，路基不僅要作穩(wěn)定性分析，還要分析路堤沿陡坡或不穩(wěn)定山坡下滑的穩(wěn)定性

28、。不穩(wěn)定山坡下滑的穩(wěn)定性。下滑的能夠為：下滑的能夠為： 沿基底接觸面下滑；沿基底接觸面下滑； 沿坡積層底面下滑；沿坡積層底面下滑； 沿巖層節(jié)理或?qū)永砻嫦禄Ｑ貛r層節(jié)理或?qū)永砻嫦禄?。下滑的主要緣由：下滑的主要緣由：地面橫坡較陡、基底土層較弱或強度不均勻。地面橫坡較陡、基底土層較弱或強度不均勻。邊坡穩(wěn)定分析應(yīng)采用滑動面附近較為脆弱的土質(zhì)數(shù)據(jù)，有邊坡穩(wěn)定分析應(yīng)采用滑動面附近較為脆弱的土質(zhì)數(shù)據(jù)，有水作用時還應(yīng)采用因浸水而降低的強度數(shù)據(jù)。實踐采用時水作用時還應(yīng)采用因浸水而降低的強度數(shù)據(jù)。實踐采用時選用強度較低的數(shù)據(jù)并適當降低。選用強度較低的數(shù)據(jù)并適當降低。下滑面普通采用直線和折線兩種方法。下滑面普通采用

29、直線和折線兩種方法。二、陡坡路堤邊坡穩(wěn)定性分析方法二、陡坡路堤邊坡穩(wěn)定性分析方法當基底是單一坡面，土體沿直線滑動面整體下滑時，當基底是單一坡面，土體沿直線滑動面整體下滑時，可按直線法。公式為：可按直線法。公式為： K= K=QPtgCLQPcossin +直線滑動面 2 當滑動面為多個坡度的折線傾斜面時，可將滑動面上土體折線段劃分為假設(shè)干條塊，自上而下分別計算各土體的剩余下滑力，根據(jù)最后一塊的剩余下滑力的正負值確定其整體穩(wěn)定性。ETEKNEtgC Lnnnnnnnnnnn11111cossin折線滑動面法4-44-4軟基處置路基穩(wěn)定性分析軟基處置路基穩(wěn)定性分析一、概述：一、概述： 天然含水量大

30、，緊縮模量小，承載力底，并在荷載作天然含水量大，緊縮模量小，承載力底，并在荷載作用下易于產(chǎn)生滑動或固結(jié)沉降變形的地基，稱為軟基。用下易于產(chǎn)生滑動或固結(jié)沉降變形的地基，稱為軟基。 在我國濱海平原、內(nèi)陸湖塘盆地、江河湖海沿岸和山在我國濱海平原、內(nèi)陸湖塘盆地、江河湖海沿岸和山間洼地，均分部有近代程積的軟土。主要是以厚層、松軟間洼地，均分部有近代程積的軟土。主要是以厚層、松軟的淤泥堆積物為主，有時也夾有少量的腐泥或泥炭層。軟的淤泥堆積物為主，有時也夾有少量的腐泥或泥炭層。軟土主要由水流緩慢淤積而成，構(gòu)成年代普通比較長遠，堆土主要由水流緩慢淤積而成，構(gòu)成年代普通比較長遠，堆積厚度普通較深。在漫長的堆積過

31、程中，由于植物的腐爛，積厚度普通較深。在漫長的堆積過程中，由于植物的腐爛，在軟土中有時夾有少量的腐泥或泥炭層。在軟土中有時夾有少量的腐泥或泥炭層。軟土地表有時有一層數(shù)米厚的密實土硬殼，而其下為流動軟土地表有時有一層數(shù)米厚的密實土硬殼，而其下為流動性淤泥。性淤泥。 二、軟土的主要物理特性二、軟土的主要物理特性 天然含水量高，在天然含水量高，在34347272之間，孔隙過大，普通之間，孔隙過大，普通在在1.01.01.91.9之間，飽和度普通大于之間，飽和度普通大于9595，液限為，液限為35356060，塑性指數(shù)，塑性指數(shù)13132020，天然密度為，天然密度為1500150019001900/

32、m3/m3； 1 1透水性差，大部分軟土的參透系數(shù)為透水性差，大部分軟土的參透系數(shù)為1 110-310-31 110-7cm/s10-7cm/s； 2 2緊縮性高，緊縮系數(shù)緊縮性高，緊縮系數(shù)0.10.30.10.3為為0.50.52.0kpa-1,2.0kpa-1,屬高緊縮性土；屬高緊縮性土； 3 3抗剪強度底，其快剪粘聚力抗剪強度底，其快剪粘聚力C C在在10kpa10kpa左右，快剪左右，快剪內(nèi)摩擦角在內(nèi)摩擦角在10101515之間；之間； 4 4流變性顯著，其長期抗剪強度只需普通抗剪強度流變性顯著，其長期抗剪強度只需普通抗剪強度的的404080%80%。三、軟土路堤的極限高度三、軟土路堤

33、的極限高度( (臨界高度臨界高度) ) 在天然軟土地基上，基底不作特殊加固處置而用快速施在天然軟土地基上，基底不作特殊加固處置而用快速施工方法修筑路堤的填筑最大高度稱為極限高度。工方法修筑路堤的填筑最大高度稱為極限高度。 當路堤高度超越此限時路堤或地基必需采取加固或處置當路堤高度超越此限時路堤或地基必需采取加固或處置措施。措施。 極限高度的大小，取決于地基的特性軟土性質(zhì)和成層極限高度的大小，取決于地基的特性軟土性質(zhì)和成層情況，有無硬殼及厚度及填料的性質(zhì)等，可按穩(wěn)定性分情況，有無硬殼及厚度及填料的性質(zhì)等，可按穩(wěn)定性分析結(jié)果而定，在施工條件允許時，也可在工地進展填筑實析結(jié)果而定，在施工條件允許時，

34、也可在工地進展填筑實驗確定。驗確定。1 1、均質(zhì)薄層軟土地基的路堤極限高度、均質(zhì)薄層軟土地基的路堤極限高度軟土層較薄時，滑動圓弧與軟土層面相切，如圖軟土層較薄時，滑動圓弧與軟土層面相切，如圖4-114-11。并且。并且下式估算：下式估算： Hc HcNsC/ (4-21)NsC/ (4-21) 式中：式中：HcHc極限高度，極限高度，m m； C C軟土的快剪粘聚力，軟土的快剪粘聚力，kN/m2kN/m2 填土的容重，填土的容重，103kN/m3103kN/m3； Ns Ns穩(wěn)定因數(shù)，與邊坡角穩(wěn)定因數(shù)，與邊坡角和深度因數(shù)和深度因數(shù)ndndndndH+dH+d/H/H，其中，其中H H為填土高度

35、，為填土高度，d d為軟土厚度有關(guān)，可有圖為軟土厚度有關(guān)，可有圖4-184-18查得。查得。由查圖的由查圖的NsNs，再按上式算出，再按上式算出HcHc。假設(shè)算得的。假設(shè)算得的HcHc與假定的與假定的H H值相值相符即可，否那么需求重新設(shè)符即可，否那么需求重新設(shè)H H值，再進展計算。值，再進展計算。 nd4.0 邊坡角0nd2.0 nd1.5 nd1.2 nd1.0 1：2.0 1：1.75 邊坡坡率1：1.5 穩(wěn)定因數(shù) 2 2、均質(zhì)厚層軟土地基的路堤極限高度、均質(zhì)厚層軟土地基的路堤極限高度軟土層很厚軟土層很厚ndnd很大時，滑動面不經(jīng)過基底，那么按下式估算極很大時，滑動面不經(jīng)過基底，那么按下

36、式估算極限高度：限高度： Hc Hc5.52Ck/ 5.52Ck/ 4-224-22式中符號同上。式中符號同上。3 3、非均質(zhì)軟土地基的極限高度、非均質(zhì)軟土地基的極限高度 非均質(zhì)軟土地基，土層比較復雜，各層的性質(zhì)不同，需求用圓弧非均質(zhì)軟土地基，土層比較復雜，各層的性質(zhì)不同，需求用圓弧計算確定。計算確定。 地基強度目的采用快剪法測定，再施工條件允許時，也可根據(jù)地基強度目的采用快剪法測定，再施工條件允許時，也可根據(jù)工地筑堤實驗確定。工地筑堤實驗確定。四、路基穩(wěn)定性的計算方法四、路基穩(wěn)定性的計算方法見見 JTG-D302004JTG-D302004 路堤的堤身穩(wěn)定性、路堤和地基的整體穩(wěn)定性宜采用簡化

37、Bishop法進展分析計算，常見的簡化Bishop法表達式采用有效應(yīng)力目的，在實踐工程中難以運用。重慶交通科研設(shè)計院在“公路路基構(gòu)造的可靠性研討課題中，結(jié)合前人的研討成果，并思索到地基和路堤采用不同的強度參數(shù)目的，提出了以總應(yīng)力強度參數(shù)和地基平均固結(jié)度U表達的穩(wěn)定系數(shù)計算式： iiiisQWFKsinTsiEi+ EioQiNiUiLiEiWiRq 簡化Bishop法計算圖示 式中： Wi 第i土條重力； i第i土條底滑面的傾角； Qi第i土條垂直方向外力； Fi依土條滑弧所在位置分別按下面兩式計算 :當土條滑弧位于地基中時 aiiditididiidiimQWUWbCFtan)(tan當土條

38、滑弧位于路堤中時 aitiitiitiimQWbCFtan)(siiiaiFmtansincos式中：當U=0時，計算的是路堤快速填筑，地基未固結(jié)的情況，可用于填筑速度較快時路堤施工期間的穩(wěn)定性分析。當U=1時，計算的是路堤填筑速度慢，地基完全固結(jié)的情況，可用于填筑速度較慢時路堤施工期間的穩(wěn)定性或路堤在營運期間的穩(wěn)定性。當路堤填筑速度使地基固結(jié)度U處于01之間時，可結(jié)合地基的沉降分析或?qū)崪y結(jié)果估計地基的平均固結(jié)度代入式中進展計算。 4-5 浸水路堤穩(wěn)定性浸水路堤穩(wěn)定性一、浸透動水壓力的作用一、浸透動水壓力的作用浸水路堤：受季節(jié)性或長期浸水的沿河路堤、河灘路堤等。浸水路堤：受季節(jié)性或長期浸水的沿

39、河路堤、河灘路堤等。 河灘路堤除接受普通路堤所接受的外力和自重力以外，河灘路堤除接受普通路堤所接受的外力和自重力以外，還要接受浮力及浸透動水壓力的作用。還要接受浮力及浸透動水壓力的作用。 水位上升時滲入，水位下降時滲出。水位上升時滲入，水位下降時滲出。 浸潤線為凹形，滲出線為凸形。浸潤線為凹形，滲出線為凸形。圖4-15 路堤內(nèi)浸潤曲線 因土體內(nèi)毛細管的作用，浸潤曲線可上升到更高的高度。 水位上升時，動水壓力向內(nèi)； 水位下降時動水壓力向外； 兩側(cè)水位不一時，會產(chǎn)生貫穿浸透。 故：非純粘土填筑的浸水路堤必需作浸透動水壓力的驗算。圖4-17 水位變化時路堤中的浸潤曲線a)水位降落時的浸潤曲線b)水位

40、不一致時的浸潤曲線二、浸透動水壓力的計算二、浸透動水壓力的計算如下圖，浸透動水壓力可按下式計算：如下圖，浸透動水壓力可按下式計算：D DI IB B0 0動水壓力計算表示圖三、浸水路堤邊坡穩(wěn)定性分析 浸水路堤的穩(wěn)定性，應(yīng)按路堤處于最不利的情況進展邊坡穩(wěn)定性分析。其破壞普通發(fā)生在最高洪水位驟然降落的時候。 RSDTTLcLcNfNfSDRTTRLCLCNfNfMMKnBcBBccBBccnBcBBccBBcc/= 動滑抗抵由于浸透動水壓力普通較小，為簡化計算，分母第三項可用D替代，即 DTTLcLcNfNfKBcBBccBBcc計算水位線以下土的浸水容重B可按下式(思索了水的浮力)計算 B=01n)0=e100與未浸水路堤的不同之處： 1)有浸透動水壓力的作用； 2)干土與飽和土粘聚力不同； 3)土遭到浮力的作用。例題例題例題例題4-34-3 設(shè)橫斷面及計算數(shù)據(jù)同例題設(shè)橫斷面及計算數(shù)據(jù)同例題4-1(4-1(圖圖4-34)4-34)。高水位時水深為。高水位時水深為7m7m。干土粘聚力干土粘聚力Cc=10KPaCc=10KPa，飽和后粘聚力，飽和后粘聚力CB=5KPaCB=5KPa，土的比重，土的比重=2.60=2.60，干土容重干土容重c=17KN/