《路基穩(wěn)定性》ppt課件

1、第四章第四章 路基穩(wěn)定性路基穩(wěn)定性設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述1、邊坡失穩(wěn)景象 路基邊坡滑坍是公路上常見的破壞景象之一。在巖質(zhì)或土質(zhì)山坡上開挖路塹，有能夠因自然平衡條件被破壞或者因邊坡過陡，使坡體沿某一滑動面產(chǎn)生滑坡。對河灘路堤、高路堤或脆弱地基上的路堤，因水流沖刷、邊坡過陡或地基承載力過低而出現(xiàn)填方土體或連同原地面土體沿某一剪切面產(chǎn)生坍塌。汶川徹底關(guān)大橋汶川徹底關(guān)大橋 汶川徹底關(guān)大橋 2、影響路基邊坡穩(wěn)定性的要素、影響路基邊坡穩(wěn)定性的要素1).邊坡土質(zhì)邊坡土質(zhì) 2).工程質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)工程質(zhì)量與經(jīng)濟(jì) 3).邊坡的幾何外形邊坡的幾何外形 4).水文條件水文條件5).地震及其他震動荷載地震及其他震

2、動荷載3、邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法、邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法路基邊坡穩(wěn)定性分析與驗(yàn)算的方法很多，歸納起來路基邊坡穩(wěn)定性分析與驗(yàn)算的方法很多，歸納起來有力學(xué)驗(yàn)算法力學(xué)分析法和圖解法和工程地質(zhì)法兩大類。有力學(xué)驗(yàn)算法力學(xué)分析法和圖解法和工程地質(zhì)法兩大類。力學(xué)驗(yàn)算法又叫極限平衡法，假定邊坡沿某一外形滑動面破力學(xué)驗(yàn)算法又叫極限平衡法，假定邊坡沿某一外形滑動面破壞，按力學(xué)平衡原理進(jìn)展計(jì)算。因此，根據(jù)滑動面外形的不壞，按力學(xué)平衡原理進(jìn)展計(jì)算。因此，根據(jù)滑動面外形的不同，又分為直線法，圓弧法和折線法三種。同，又分為直線法，圓弧法和折線法三種。力學(xué)驗(yàn)算的根本假定是：1破裂面以上的不穩(wěn)定土土體沿破裂面作整體滑動，不思索其內(nèi)部

3、的應(yīng)力分布不均和部分挪動2土的極限形狀只在破裂面上到達(dá)平衡 3極限滑動面位置要經(jīng)過試算來確定。缺陷：不能分析下滑體的中的真實(shí)內(nèi)力和反力，不能得到其中的應(yīng)力和變形，只需一個平安系數(shù)。路基邊坡穩(wěn)定計(jì)算，穩(wěn)定系數(shù)：RQco stanTsincLKQ抗 滑 力下 滑 力平安系數(shù)K普通采用1.201.30，作為邊坡路基穩(wěn)定性分析的極限值0/hN QL B4 荷載當(dāng)量高度計(jì)算荷載當(dāng)量高度計(jì)算 把車輛荷載換算成當(dāng)量土柱高，即以相等壓力的土層把車輛荷載換算成當(dāng)量土柱高，即以相等壓力的土層厚度來替代荷載，叫當(dāng)量高度，用厚度來替代荷載，叫當(dāng)量高度，用h0表示表示沿線路走向橫斷面第二節(jié)直線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析1、

4、適用范圍 直線法適用于不純真的勻質(zhì)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，破裂面近似平面。2、試算法二、解析法要求得穩(wěn)定性系數(shù)的最小值需對上式進(jìn)展求導(dǎo)，獲得：0/ddK陡坡路堤及其穩(wěn)定性陡坡路堤及其穩(wěn)定性(補(bǔ)充補(bǔ)充) 1 1、陡坡路堤、陡坡路堤 陡坡路堤是指修筑在陡坡地面橫坡大于陡坡路堤是指修筑在陡坡地面橫坡大于1:2-1:2-1:2.51:2.5上及不穩(wěn)定山坡上的路堤上及不穩(wěn)定山坡上的路堤 2 2、陡坡路堤的穩(wěn)定性問題：、陡坡路堤的穩(wěn)定性問題： 路堤有沿陡坡或不穩(wěn)定山坡下滑的能夠性，涉及路堤有沿陡坡或不穩(wěn)定山坡下滑的能夠性，涉及穩(wěn)定問題，有以下幾種能夠情況

5、：穩(wěn)定問題，有以下幾種能夠情況： 1 1基底接觸面較陡或強(qiáng)度較弱，路堤整體沿基底基底接觸面較陡或強(qiáng)度較弱，路堤整體沿基底接觸面接觸面 滑動；滑動； 2 2路堤修筑在較厚的脆弱土層上，路堤連同其下路堤修筑在較厚的脆弱土層上，路堤連同其下的脆弱的脆弱 土層沿某一滑動面滑動；土層沿某一滑動面滑動； 3 3基底巖層強(qiáng)度不均勻，致使路堤沿某一最弱層基底巖層強(qiáng)度不均勻，致使路堤沿某一最弱層面滑動。面滑動。 3、陡坡路堤穩(wěn)定性分析(補(bǔ)充)： 陡坡路堤產(chǎn)生下滑的主要緣由是地面橫坡較陡、基底土層脆弱或強(qiáng)度不均勻，因此，計(jì)算參數(shù)應(yīng)取滑動面附近較脆弱的土的實(shí)測數(shù)據(jù)，并思索浸水后的強(qiáng)度降低。普通可在基底開挖臺階時選擇

6、測試數(shù)據(jù)中較低的值并按受水浸濕的程度予以適當(dāng)折減。 陡坡路堤的穩(wěn)定性分析假定路堤整體沿滑動面下滑，因此，穩(wěn)定性分析方法可按滑動面外形分為直線法和折線法。 陡坡路堤穩(wěn)定性分析方法陡坡路堤穩(wěn)定性分析方法 直線法：當(dāng)基底為單一坡面，土體沿直線滑動面整體下滑時，可用直線滑動面法進(jìn)展分析。穩(wěn)定系數(shù)按下式計(jì)算： F=(Q+P)cosf + cL T=(Q+P)sin 穩(wěn)定系數(shù)： K=F/T 折線法：當(dāng)滑動面為多個坡度的折線傾斜面時，可將滑動面折線法：當(dāng)滑動面為多個坡度的折線傾斜面時，可將滑動面上土體按折線段劃分為著干條塊，自上而下分別計(jì)算各土體的上土體按折線段劃分為著干條塊，自上而下分別計(jì)算各土體的剩余下

7、滑力，根據(jù)最后一塊的剩余下滑力的數(shù)值判別路堤的整剩余下滑力，根據(jù)最后一塊的剩余下滑力的數(shù)值判別路堤的整體穩(wěn)定性。穩(wěn)定分析過程如下：體穩(wěn)定性。穩(wěn)定分析過程如下： 最后一塊土體的下滑力大于零時，那么以為路堤不穩(wěn)定；否那么，以為路堤是穩(wěn)定的。第三節(jié)曲線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析 土的粘力使邊坡滑動面多呈現(xiàn)曲面，通常假定為圓弧滑動面。 圓弧滑動面的邊坡穩(wěn)定的計(jì)算方法有條分法及簡化的表解和圖解法等。圓弧法適用于粘土，土的抗力以粘聚力為主，內(nèi)摩擦力力較小。邊坡破壞時，破裂面近似圓柱形。1.原理:將圓弧滑動面上的土體劃分為假設(shè)干豎向土條，依次計(jì)算每一土條沿滑動面的下滑力和抗滑力，然后疊加計(jì)算出整個滑動土體的穩(wěn)定

8、性。2、適用條件：成層，勻質(zhì)邊坡；各種方式的粘性路基，路塹邊坡。2、圓弧滑動面的圖式、圓弧滑動面的圖式 重點(diǎn)：圓弧圓心確定重點(diǎn)：圓弧圓心確定 為了較快地找到極限滑動面，減少試算任務(wù)量，根據(jù)閱歷，為了較快地找到極限滑動面，減少試算任務(wù)量，根據(jù)閱歷，極限滑動圓心在一條線上，該線即是圓心輔助線。確定圓心輔極限滑動圓心在一條線上，該線即是圓心輔助線。確定圓心輔助線可以采用助線可以采用4.5 H法或法或36線法。線法。 4.5H法：過法：過E向下作垂直向下作垂直EF=H，過過F作程度線作程度線FM=4.5H，過，過E作作一線一線EI與與ES夾夾1角，過角，過S作作IS與與程度線夾角程度線夾角2，交于，交

9、于I點(diǎn)，連點(diǎn)，連IM作延伸線，在其上取作延伸線，在其上取O1、O2、O3點(diǎn)，求點(diǎn)，求K1、K2、K3，取小，取小值。值。大量計(jì)算闡明大量計(jì)算闡明當(dāng)土的內(nèi)摩擦角當(dāng)土的內(nèi)摩擦角=0時，最危險(xiǎn)圓弧滑動面為一經(jīng)過坡腳時，最危險(xiǎn)圓弧滑動面為一經(jīng)過坡腳的圓弧，其圓心為的圓弧，其圓心為I點(diǎn)。點(diǎn)。當(dāng)土的內(nèi)摩擦角不為當(dāng)土的內(nèi)摩擦角不為0時，最危險(xiǎn)圓弧滑動面也為一經(jīng)過時，最危險(xiǎn)圓弧滑動面也為一經(jīng)過坡腳的圓弧，其圓心在坡腳的圓弧，其圓心在IM的延伸線上。的延伸線上。 36線法線法由荷載換算土柱高頂點(diǎn)作與程度線成由荷載換算土柱高頂點(diǎn)作與程度線成36角的線角的線EF，即，即得圓心輔助線。得圓心輔助線。由坡頂處作與程度線

10、成由坡頂處作與程度線成36角的線角的線EF，即為圓心輔助線。，即為圓心輔助線。3、計(jì)算式計(jì)算步驟：計(jì)算步驟：1、過邊坡腳取圓弧，劃分一定寬度的垂直土條。普通取寬、過邊坡腳取圓弧，劃分一定寬度的垂直土條。普通取寬度度24m。2、計(jì)算每條土重、計(jì)算每條土重,并進(jìn)展分解并進(jìn)展分解3、計(jì)算每一小段滑動面上的抗滑力矩和滑動力矩。、計(jì)算每一小段滑動面上的抗滑力矩和滑動力矩。4、計(jì)算總的抗滑力矩和滑動力矩、計(jì)算總的抗滑力矩和滑動力矩5、求穩(wěn)定系數(shù)、求穩(wěn)定系數(shù) 條分法是一種試算法，應(yīng)選取不同圓心位置和不同半徑進(jìn)條分法是一種試算法，應(yīng)選取不同圓心位置和不同半徑進(jìn)展計(jì)算，求最小的平安系數(shù)，假設(shè)展計(jì)算，求最小的平安

11、系數(shù)，假設(shè)Kmin=1.25-1.50之間，那之間，那么邊坡穩(wěn)定，否那么重新計(jì)算。么邊坡穩(wěn)定，否那么重新計(jì)算。條分法分析步驟條分法分析步驟I IabcdiiABH2.2.任選一圓心任選一圓心O O，確定，確定滑動面，將滑動面以上滑動面，將滑動面以上土體分成幾個等寬或不土體分成幾個等寬或不等寬土條等寬土條 3.3.每個土條的受力分析每個土條的受力分析 靜力平衡靜力平衡iiiWNcosiiiWTsiniiiiiiWllNcos11siniiiiiiTWll1.1.按比例繪出土坡剖面按比例繪出土坡剖面 NiTiWi條分法分析步驟條分法分析步驟)tancos(taniiiiiiiiiifilcWRlc

12、RlRRTabcdiiOCRABHNiTiWiiiiWNcosiiiWTsin4.4.滑動面的總滑動力矩滑動面的總滑動力矩 iiiWRTRTRsin5.5.滑動面的總抗滑力矩滑動面的總抗滑力矩 6.6.確定平安系數(shù)確定平安系數(shù) cossiniiii iiiWtgclT RKTRWiii 路堤各層填料性質(zhì)不同計(jì)算參數(shù)：內(nèi)摩擦角、粘路堤各層填料性質(zhì)不同計(jì)算參數(shù)：內(nèi)摩擦角、粘結(jié)力、重度不同時，所采用驗(yàn)算數(shù)據(jù)可按加權(quán)平均法結(jié)力、重度不同時，所采用驗(yàn)算數(shù)據(jù)可按加權(quán)平均法求得。求得。二、條分法的表解和圖解二、條分法的表解和圖解條分法計(jì)算任務(wù)量較大，可以簡化為表解法和圖解法，此法不條分法計(jì)算任務(wù)量較大，可以

13、簡化為表解法和圖解法，此法不計(jì)行車荷載，圓心位置用計(jì)行車荷載，圓心位置用36o法確定。法確定。1、定義、定義:將分析結(jié)果繪制成系列圖表，結(jié)合相應(yīng)公式求將分析結(jié)果繪制成系列圖表，結(jié)合相應(yīng)公式求K的一的一種邊坡穩(wěn)定分析方法種邊坡穩(wěn)定分析方法.2、公式、公式:K=fA+c/rHB例：路堤高例：路堤高12m，頂寬，頂寬16m，土的，土的c10KPa，f=0.404,r16.8KN/m3邊坡坡度邊坡坡度1：1.5，用表解法分析，用表解法分析K.第四節(jié) 軟土地基穩(wěn)定性分析 軟土是由天然含水率大、緊縮性高、承載才干低的淤泥堆積物軟土是由天然含水率大、緊縮性高、承載才干低的淤泥堆積物及少量腐殖質(zhì)所組成的土，主

14、要有淤泥、淤泥質(zhì)土及泥炭。及少量腐殖質(zhì)所組成的土，主要有淤泥、淤泥質(zhì)土及泥炭。軟土分為四種：河海堆積、湖泊堆積、江灘堆積、沼澤堆積軟土分為四種：河海堆積、湖泊堆積、江灘堆積、沼澤堆積軟土的危害：強(qiáng)度低，填土受壓，能夠產(chǎn)生側(cè)向滑動或較大沉軟土的危害：強(qiáng)度低，填土受壓，能夠產(chǎn)生側(cè)向滑動或較大沉降，導(dǎo)致路基破壞。降，導(dǎo)致路基破壞。采取措施：薄層軟土：換填土；采取措施：薄層軟土：換填土； 軟土層較厚：進(jìn)展穩(wěn)定分析軟土層較厚：進(jìn)展穩(wěn)定分析,看能否到達(dá)要求，從而看能否到達(dá)要求，從而 采取加固措施采取加固措施;或者采用其他構(gòu)造物或者采用其他構(gòu)造物-修筑橋梁。修筑橋梁。臨界高度：指天然路基形狀下，不采取任何加固措施，所允許臨界高度：指天然路基形狀下，不采取任何加固措施，所允許的路基最大填土高度。的路基最大填土高度。1、臨界高度的計(jì)算1均質(zhì)薄層軟土地基 2均質(zhì)厚層軟土