确定边坡滑动面圆心的方法汇总.doc

边坡稳定计算补充资料路基边坡稳定性验算方法及步骤（1）路基边坡稳定性验算步骤：根据路基土质和可能出现的滑动面形状，选择分析计算方法；考虑坡体的工作条件，选取滑动面上的抗剪强度指标，求算安全系数；将各种荷载组合下求得的最危险滑动面安全系数与容许值比较，判断路基是否稳定。（2）荷载组合。通常考虑主要组合、附加组合和地震组合三种荷载组合情况：主要组合，滑动坡体的重力、汽车荷载，浸水路基常水位时的浮力。附加组合，将主要组合中的汽车荷载改用平板挂车或履带车，或者考虑在最不利时的浮力和渗流力。地震组合：包括滑动坡体的重力和地震力及常水位条件下的浮力。各种荷载组合均应根据路基工作条件依次验算，各种组合满足要求时路基才是稳定的。（3）滑动圆弧的形状和位置。大量观测研究表明路基失稳时滑动面的形状和位置，同路基外形、岩土性质和地层情况等有关。粘性差的土构成的坡体，滑坍时破坏面多接近平面，常采用直线滑动面法验算。有一定粘性的土坡，其破坏面为曲面，常假设为圆弧滑动面，采用圆弧法进行分析；坡体失稳时的滑动面，必然在剪应力大而抗剪强度低的最薄弱处发生。土质较为均匀的路基边坡破坏时，滑动面常通过坡脚或坡面上的变坡点。常假设几个可能滑动面，所求安全系数值最小的滑动面即为最危险滑动面。该滑动圆弧的圆心，可由以下确定辅助线的方法求得（图4-8）。方法1：1) 由坡脚E向下引高度为H（H = 填土高+换算土柱高）的竖线，得F点；2) 由F点向右引水平线，在其上截取4.5H，得M点；3) 连接坡脚E与顶点S，求出SE的坡率1：m；4) 根据1：m的值查表4-2得1和2；5) 由E点引与SE成1角的直线，由顶点S引与水平面成2角的直线，交于I点；6) 接连MI，该直线即为滑动圆弧圆心辅助线。7) 如果路堤填料仅具有粘聚力，则圆心即为I点，如果路堤填料除粘聚力外尚具有摩擦力，则滑动圆弧的圆心将随内摩擦角的增大而向外移（离开路堤）。方法2 方法2与方法1的做法相似，但H不包括换算土柱高，SE的坡率1：m直接由坡顶与坡脚的连线求得。方法3 滑动圆弧圆心辅助线为与换算土柱高顶点E处水平线成36角的EF线。方法4 滑动圆弧圆心辅助线为与坡顶E点处水平线成36角的EF线。图 4-8 滑动圆弧辅助线坡率 1：m倾斜角12坡率 1：m倾斜角121:0.51:0.751:11:1.251:1.51:1.7563265318450038403341294529302928272626403937353035351:21:2.251:2.51:31:41:5263423582148182614031119252525252525353535353535 通过坡脚最危险滑动圆弧角值1、2（=0 粘土边坡） 表4-1软土路堤最危险滑动面圆心位置，大致在图4-9所示四边形EFDC范围内。CD及EF为通过边坡中点M及坡脚A的垂线。软土层的深度接近或小于路堤高度时，最危险滑动面的下限常切于软土层底部(硬层的顶面)；软土层较深时，滑动面的深度多在1.01.5倍路堤高的深度内。一般最危险滑动面下缘与地面交于坡脚A之外，上缘位于路肩G点附近。由多种材料组成或含有结构面或软弱夹层的坡体，常沿着岩土界面或软弱层面出现滑动破坏。陡坡路堤除应保证边坡稳定外，还要防止堤身沿基底 (原地面)下滑，或者连同基底下山坡覆盖层一起沿基岩面滑动(图4-10)。这类滑动面大多为直线或折线形，或是直线和曲线的组合型(称为复合滑动面)，相应采用直线滑动面法、推力传递法或者Bishop法进行稳定性分析。如果有几个可能出现的滑动破坏面，则应分别判定其位置和形状，逐个验算。图4-9软土路堤的滑动面圆心范围 图4-10陡坡路堤可能的滑动面（4）竖向土条划分和自重计算。应注意选择滑动面的形状和土质变化处作为土条划分的界限，以便分析计算。对于圆弧滑动面，条块宽度一般取26m，条块数10左右，过少则精度差。各条块的自重以其面积乘以土的重度求得。对不同土质的土组成的条块，应分层计算其重力，然后相加得土条的总重。图4-11 汽车荷载布置（5）车辆荷载换算。路基稳定验算时，须将车辆荷载按最不利情况排列（见图4-11），并应换算成当量土柱高，再计入土条面积内一起进行重力计算。换算土柱高可按宽度布置在行车部分范围内；或者考虑到路肩上有可能驶入或停歇车辆，而分布在整个路基宽度上。车辆荷载按下式换算为土柱高h0（m） （4-15） 式中 横向分布的车辆数，一般取车道数；每一辆车（汽车荷载取重车）的重力，kN；填料的重度，kN/m3；车辆荷载的纵向分布长度，m。履带车取履带的着地长度，其余车辆均取前后轴轮胎外缘的间距，等于前后轴距加一个轮胎着地长度（表4-2）； 车辆荷载的横向分布宽度，m，取横向并行车辆轮胎（或履带）着地最外缘的间距，即：；、 每一辆车两侧车轮（或履带）的中距和轮胎（或履带）的着地宽度m； 并行车辆相邻车轮（或履带）的中距，m。（6）地震力计算。地震的震动可分为竖向和水平两种，一般情况下，竖向震动对路基的危害比水平震动要小得多，可略去不计。抗震验算时，只考虑垂直路线走向的水平地震力。结构分析时，通常将结构物在地震作用下的动力反映采用等效静力来替代。路基分析也是如此。作用于路基计算体重心处的水平地震力Q按下式求得 （4-16）式中 路基计算体的重力，kN；水平地震系数，基本烈度7、8、9时，分别为0.1、0.2、0.4；综合影响系数，反映实际结构物的地震反应与最大水平地震惯性力之间的差异，一般路基可取0.25；重要性修正系数（表4-3）。 车辆荷载的分布尺寸（m） 表4-2车型荷载分布尺寸车型荷载分布尺寸lbdelbde汽车-104.21.81.30.5履带-504.52.51.30.7汽车-154.20.6挂车-806.62.70.5汽车-205.60.7挂车-1006.6汽车-超2013挂车-1206.6 重要性修正系数 表4-3路线等级及结构物高速公路和一级公路上的抗震重点工程1.7高速公路和一级公路上的一般工程、二级公路上的抗震重点工程1.3二级公路上的一般工程、三级公路上的抗震重点工程1.0三级公路上的一般工程