路基稳定性设计

1、第三章第三章 路基稳定性设计路基稳定性设计一、概述一、概述 第一节第一节 边坡稳定性验算边坡稳定性验算 必要性必要性：路基在常年大气雨雪的作用下，土的粘：路基在常年大气雨雪的作用下，土的粘聚力和内摩擦角较小，边坡可能出现坍塌失稳。聚力和内摩擦角较小，边坡可能出现坍塌失稳。 对象对象：因此，高填深挖路基、桥头引道和河滩路：因此，高填深挖路基、桥头引道和河滩路堤等都要作稳定性验算。堤等都要作稳定性验算。 参数参数：边坡稳定性验算前需充分收集或合理选定：边坡稳定性验算前需充分收集或合理选定岩石计算参数，如岩石计算参数，如粘结力粘结力c、内摩擦角内摩擦角及及单位体单位体积重力积重力；并寻找合理；并寻找

2、合理边坡形式及取值边坡形式及取值。 川藏公路滑坡前缘的新滑坡（修公路引起）宝成铁路宝成铁路k190k190第三次滑坡后全貌第三次滑坡后全貌川藏公路川藏公路102102滑坡滑坡二郎山隧道东口坍塌使路面悬空二郎山隧道东口坍塌使路面悬空二郎山隧道西引道滑坡张裂缝二郎山隧道西引道滑坡张裂缝云南元磨高速公路砂泥岩高边坡滑坡云南元磨高速公路砂泥岩高边坡滑坡云南元磨高速公路云南元磨高速公路k259k259三箐公隧道进口滑坡三箐公隧道进口滑坡深圳高速公路深圳高速公路k101k101西滑坡西滑坡一、概述一、概述 第一节第一节 边坡稳定性验算边坡稳定性验算直线法直线法 适用于砂性较大的松散土适用于砂性较大的松散土

3、圆弧法圆弧法适用于粘性土适用于粘性土验算方法：验算方法： 砂性土砂性土边坡滑塌时，破裂面近似边坡滑塌时，破裂面近似平面平面，稳定，稳定性分析时采用性分析时采用直线破裂面直线破裂面法；法；二、边坡稳定性验算二、边坡稳定性验算 第一节第一节 边坡稳定性验算边坡稳定性验算1. 直线滑动面法直线滑动面法 路基边坡稳定的力学计算基本方法是分析失稳路基边坡稳定的力学计算基本方法是分析失稳滑动体沿滑动面上的滑动体沿滑动面上的下滑力下滑力t与与抗滑力抗滑力r，按静力，按静力平衡原理，取两者之比为平衡原理，取两者之比为稳定系数稳定系数k，即：，即： k=r/tk=1，表示下滑力与抗滑力相等，边坡处于极限，表示下

4、滑力与抗滑力相等，边坡处于极限平衡状态；平衡状态；k1，边坡稳定。，边坡稳定。 为安全可靠起见，工程上一般规定采用为安全可靠起见，工程上一般规定采用k1.201.30。二、边坡稳定性验算二、边坡稳定性验算 第一节第一节 边坡稳定性验算边坡稳定性验算边坡稳定分析步骤边坡稳定分析步骤：1、先假定路堤边坡值；先假定路堤边坡值；2、然后通过坡脚然后通过坡脚a点，点，假定假定3到到4个可能的破裂个可能的破裂面，求出相应的稳定系面，求出相应的稳定系数数ki值，得到关系曲线；值，得到关系曲线；3、在其上找到最小稳定在其上找到最小稳定系数及其对应的极限破系数及其对应的极限破裂角。裂角。 直线法计算图直线法计算

5、图 gnbtclntgad1d3d2dc1432ad412340k4k3kmink2k1ka)b)c)二、边坡稳定性验算二、边坡稳定性验算 第一节第一节 边坡稳定性验算边坡稳定性验算 粘性土粘性土边坡滑塌时，破裂面近似边坡滑塌时，破裂面近似圆曲面圆曲面，稳，稳定性分析时采用定性分析时采用圆弧滑动面法圆弧滑动面法；二、边坡稳定性验算二、边坡稳定性验算 第一节第一节 边坡稳定性验算边坡稳定性验算2. 圆弧滑动面法圆弧滑动面法条分法条分法：利用静态力矩平衡进行求解利用静态力矩平衡进行求解滑动力矩滑动力矩mo，抗滑力矩，抗滑力矩my oymmk二、边坡稳定性验算二、边坡稳定性验算 第一节第一节 边坡稳

6、定性验算边坡稳定性验算 路堤修筑在陡坡上，且地面路堤修筑在陡坡上，且地面横坡大于横坡大于1:2，或在不稳固山坡，或在不稳固山坡上时，路基不仅要作稳定性分析，上时，路基不仅要作稳定性分析，还要分析路堤沿陡坡或不稳定山还要分析路堤沿陡坡或不稳定山坡下滑的稳定性。坡下滑的稳定性。下滑的主要原因：下滑的主要原因： 地面横坡较陡、基底土层地面横坡较陡、基底土层较弱或强度不均匀。较弱或强度不均匀。三、陡坡地基路堤稳定性验算三、陡坡地基路堤稳定性验算 第一节第一节 边坡稳定性验算边坡稳定性验算1. 当基底是单一坡面，土体沿直线滑动面整体下当基底是单一坡面，土体沿直线滑动面整体下滑时，可按滑时，可按直线法直线

7、法。三、陡坡地基路堤稳定性验算三、陡坡地基路堤稳定性验算 第一节第一节 边坡稳定性验算边坡稳定性验算 2. 当滑动面为多个坡度的折线时，可将滑动面上当滑动面为多个坡度的折线时，可将滑动面上土体折线段划分为若干条块，采用土体折线段划分为若干条块，采用不平衡推力法不平衡推力法进行分析：进行分析：三、陡坡地基路堤稳定性验算三、陡坡地基路堤稳定性验算 第一节第一节 边坡稳定性验算边坡稳定性验算四、浸水路堤边坡稳定性验算四、浸水路堤边坡稳定性验算 第一节第一节 边坡稳定性验算边坡稳定性验算 浸水路堤：浸水路堤：受到季节性或长期浸水的沿河路堤、受到季节性或长期浸水的沿河路堤、河滩路堤等。河滩路堤等。 水通

8、过内在和外在两个方面对路基边坡稳定性造水通过内在和外在两个方面对路基边坡稳定性造成影响。成影响。 内在：内在：土体含水量增加时，土的抗剪强度会下土体含水量增加时，土的抗剪强度会下降而内部剪应力会增加，造成边坡稳定性降低；降而内部剪应力会增加，造成边坡稳定性降低； 外在：外在：在浸水状况下，水的浮力和水位升降产在浸水状况下，水的浮力和水位升降产生的动水压力也会降低边坡土体稳定性。生的动水压力也会降低边坡土体稳定性。四、浸水路堤边坡稳定性验算四、浸水路堤边坡稳定性验算 第一节第一节 边坡稳定性验算边坡稳定性验算双侧浸水路堤水位变化示意图双侧浸水路堤水位变化示意图单侧浸水路堤水位变化示意图单侧浸水路

9、堤水位变化示意图 浸水路堤除承受自重和行车荷载作用外，还受浸水路堤除承受自重和行车荷载作用外，还受到到水浮力水浮力和和渗透动水压力渗透动水压力的作用。的作用。水的浮力取决于浸水深度。水的浮力取决于浸水深度。渗透动水压力取决于水的落差（坡降）。渗透动水压力取决于水的落差（坡降）。透水性强的砂性土路堤，动水压力较小；透水性强的砂性土路堤，动水压力较小；粘性土路堤经人工压实后，透水性差，动水压粘性土路堤经人工压实后，透水性差，动水压力亦不大；力亦不大；粉质亚砂或粉质亚粘土等，浸水时边坡稳定性粉质亚砂或粉质亚粘土等，浸水时边坡稳定性较差。较差。路堤浸水部分采用较缓边坡（路堤浸水部分采用较缓边坡（1:2

10、或更缓）。或更缓）。四、浸水路堤边坡稳定性验算四、浸水路堤边坡稳定性验算 第一节第一节 边坡稳定性验算边坡稳定性验算 作用作用：保护路基边坡表面免受雨水冲刷：保护路基边坡表面免受雨水冲刷 减缓温差及湿度变化影响减缓温差及湿度变化影响 延缓软弱岩土表面风化、碎裂、剥蚀过程。延缓软弱岩土表面风化、碎裂、剥蚀过程。 类型类型：植物防护（土质边坡）和工程防护（石质：植物防护（土质边坡）和工程防护（石质路堑边坡）路堑边坡）一、边坡坡面防护一、边坡坡面防护 第二节第二节 路基边坡的防护和加固路基边坡的防护和加固种草种草铺草皮铺草皮植树植树1. 植物防护植物防护一、边坡坡面防护一、边坡坡面防护 第二节第二节

11、 路基边坡的防护和加固路基边坡的防护和加固植草或草皮护坡的特点：植草或草皮护坡的特点：1、成本低、施工简单；、成本低、施工简单；2、与自然景观协调；、与自然景观协调；3、防冲刷效果差。、防冲刷效果差。一、边坡坡面防护一、边坡坡面防护 第二节第二节 路基边坡的防护和加固路基边坡的防护和加固一、边坡坡面防护一、边坡坡面防护 第二节第二节 路基边坡的防护和加固路基边坡的防护和加固一、边坡坡面防护一、边坡坡面防护 第二节第二节 路基边坡的防护和加固路基边坡的防护和加固植树防护植树防护2021-10-24模拟自然群落恢复植被砂浆抹面防护砂浆抹面防护喷浆防护喷浆防护干砌片石护面干砌片石护面浆砌片石护面（护

12、面墙）浆砌片石护面（护面墙） 抛石防护抛石防护2. 工程防护工程防护一、边坡坡面防护一、边坡坡面防护 第二节第二节 路基边坡的防护和加固路基边坡的防护和加固一、边坡坡面防护一、边坡坡面防护 第二节第二节 路基边坡的防护和加固路基边坡的防护和加固喷浆防护喷浆防护干砌片石护面干砌片石护面一、边坡坡面防护一、边坡坡面防护 第二节第二节 路基边坡的防护和加固路基边坡的防护和加固一、边坡坡面防护一、边坡坡面防护 第二节第二节 路基边坡的防护和加固路基边坡的防护和加固浆砌片石护面浆砌片石护面砌石护坡的特点：砌石护坡的特点：1、结构稳定；、结构稳定；2、防冲刷效果较好；、防冲刷效果较好；3、多用于桥头、高填

13、方等路段；、多用于桥头、高填方等路段；4、施工速度慢、施工速度慢。一、边坡坡面防护一、边坡坡面防护 第二节第二节 路基边坡的防护和加固路基边坡的防护和加固抛石防护抛石防护一、边坡坡面防护一、边坡坡面防护 第二节第二节 路基边坡的防护和加固路基边坡的防护和加固一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙1. 挡土墙的含义挡土墙的含义用来支挡天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建用来支挡天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。筑物。为防止土体滑塌而修筑的，主要承受侧向土压力的墙式为防止土体滑塌而修筑的，主要承受侧向土压力的墙式建筑物。建筑物。2. 挡土墙的作用挡

14、土墙的作用1）防止路基边坡或基底滑动；防止路基边坡或基底滑动；2）收缩坡脚，减少占地面积，保护重要建筑物；收缩坡脚，减少占地面积，保护重要建筑物；3）防止水流冲刷和浸蚀，防止压缩河床等作用；防止水流冲刷和浸蚀，防止压缩河床等作用；4）支挡滑坍，缩短涵洞长度，保护桥台及连接路堤等作支挡滑坍，缩短涵洞长度，保护桥台及连接路堤等作用。用。应用：支撑路堤、路堑、隧道洞口、桥梁两端及河岸等。应用：支撑路堤、路堑、隧道洞口、桥梁两端及河岸等。一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙3. 挡土墙按位置分类挡土墙按位置分类1) 路堑挡墙路堑挡墙 用于陡峭山坡的路堑底部，降低边坡

15、高度、减少开用于陡峭山坡的路堑底部，降低边坡高度、减少开挖，防止地质不良地段的滑坡。挖，防止地质不良地段的滑坡。一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙2) 路堤挡墙路堤挡墙 收缩坡脚，减少填方量；防止边坡或基底收缩坡脚，减少填方量；防止边坡或基底( (对于对于陡坡路堤陡坡路堤) )滑动，保证沿河路堤不受水流冲刷。滑动，保证沿河路堤不受水流冲刷。一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙3) 路肩挡墙路肩挡墙 用于支挡陡坡路堤下滑；抬高公路路基高程；收用于支挡陡坡路堤下滑；抬高公路路基高程；收缩坡脚，减少占地，减少填方量。缩坡脚，减

16、少占地，减少填方量。一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙路肩挡墙路肩挡墙一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙支挡山坡覆盖层或滑坡下滑。支挡山坡覆盖层或滑坡下滑。 4) 山坡挡墙山坡挡墙一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙1) 重力式挡土墙重力式挡土墙 形式：衡重式、普通式形式：衡重式、普通式 主要依靠自身的重量来维持边坡稳定主要依靠自身的重量来维持边坡稳定 主要材料：石料主要材料：石料 特点：能就地取材，地基强度要求较高特点：能就地取材，地基强度要求较高 一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙

17、的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙4. 挡土墙按结构形式分类挡土墙按结构形式分类重力式挡土墙重力式挡土墙一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙衡重式挡土墙衡重式挡土墙 一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙2) 锚定式挡土墙锚定式挡土墙形式：锚杆式、锚定板式。形式：锚杆式、锚定板式。特点：构件断面小，工程量省，不受地基承载力的特点：构件断面小，工程量省，不受地基承载力的限制，构件可预制，有利于实现结构轻型化和施工限制，构件可预制，有利于实现结构轻型化和施工机械化。机械化。适用：墙高较大、石料缺乏或挖基困难。适用：墙高较大

18、、石料缺乏或挖基困难。 一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙锚杆式和锚定板式挡土墙锚杆式和锚定板式挡土墙一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙3) 薄壁式挡墙薄壁式挡墙v形式：悬壁式、扶壁式。形式：悬壁式、扶壁式。v特点：构件断面小，结构的稳定性主要依靠踵特点：构件断面小，结构的稳定性主要依靠踵板上的填土重量来保证。自重轻，圬工省。板上的填土重量来保证。自重轻，圬工省。v适用：墙高较大。适用：墙高较大。 一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙钢筋混凝土结构，通常有薄壁式和扶壁式挡土墙。钢筋混

19、凝土结构，通常有薄壁式和扶壁式挡土墙。一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙悬壁式悬壁式 适用于缺乏石适用于缺乏石料地区及挡土墙高料地区及挡土墙高度不大于度不大于7m的情况的情况。一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙扶壁式扶壁式 宜在石料缺乏、地基承载力较低的填方路段采用。宜在石料缺乏、地基承载力较低的填方路段采用。墙高不宜超过墙高不宜超过15m。一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙扶壁式挡墙扶壁式挡墙一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙4) 加筋挡土墙

20、加筋挡土墙v结构：填土、拉筋条、墙面板。结构：填土、拉筋条、墙面板。v特点：通过填土与拉筋间的摩擦作用，把土的特点：通过填土与拉筋间的摩擦作用，把土的侧压力传给拉筋。结构简单，圬工量少，对地基侧压力传给拉筋。结构简单，圬工量少，对地基变形适应性大。变形适应性大。v适用：建筑高度大的填土路基。适用：建筑高度大的填土路基。 一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙加筋挡土墙加筋挡土墙一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构

21、造 第三节第三节 挡土墙挡土墙云南楚雄云南楚雄大理高速公路特高（大理高速公路特高（h43.75）双面加筋土挡墙双面加筋土挡墙 一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙加筋土挡墙面板预制加筋土挡墙面板预制一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙筋带铺设筋带铺设一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙填土碾压填土碾压一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙泄水孔反滤层隔水层 5cm10cm10cm10

22、cm15cm20cm510cm23m一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙 泄水孔泄水孔泄水孔泄水孔一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙一、挡土墙的种类与构造一、挡土墙的种类与构造 第三节第三节 挡土墙挡土墙 沉降缝及伸缩缝沉降缝及伸缩缝二、挡土墙土压力计算二、挡土墙土压力计算 第三节第三节 挡土墙挡土墙1. 主要力系主要力系1）挡土墙自重及位于墙上的衡载）挡土墙自重及位于墙上的衡载2）墙后土体的主动土压力）墙后土体的主动土压力3）基底的法向反力及摩擦力）基底的法向反力及摩擦力4）墙前土体的被动土压力）墙前土体的被动土压力

23、附加力系：附加力系： 季节性作用于挡土墙的各种力。季节性作用于挡土墙的各种力。 特殊力系特殊力系： 偶然出现的力。偶然出现的力。 一般地区，挡土墙设计仅考虑主要力系，在浸水一般地区，挡土墙设计仅考虑主要力系，在浸水地区应考虑附加力，地震地区还应考虑地震对挡地区应考虑附加力，地震地区还应考虑地震对挡土墙的影响，按最不利的组合进行设计。土墙的影响，按最不利的组合进行设计。二、挡土墙土压力计算二、挡土墙土压力计算 第三节第三节 挡土墙挡土墙2. 一般条件下一般条件下coulomb主动土压力计算主动土压力计算土压力的类型土压力的类型 ：主动土压力、被动土压力、静止：主动土压力、被动土压力、静止土压力土

24、压力 主动土压力与被动土压力的区分：主动土压力与被动土压力的区分： 假定挡土墙处于极限移动状态，土体有沿墙及假假定挡土墙处于极限移动状态，土体有沿墙及假想破裂面移动的趋势，则土推墙即为主动土压力，想破裂面移动的趋势，则土推墙即为主动土压力，墙推土即为被动土压力。墙推土即为被动土压力。二、挡土墙土压力计算二、挡土墙土压力计算 第三节第三节 挡土墙挡土墙 路基挡土墙的土压力考虑：路基挡土墙的土压力考虑： 路基挡土墙一般都有可能有向外的位移或倾覆，路基挡土墙一般都有可能有向外的位移或倾覆，因此，在设计中按墙背土体达到主动极限平衡状因此，在设计中按墙背土体达到主动极限平衡状态考虑，且取一定的安全系数以保证墙背土体的态考虑，且取一定的安全系数以保证墙背土体的稳定。墙趾前土体的被动土压力一般不计。稳定。墙趾前土体的被动土压力一般不计。二、挡土墙土压力计算二、挡土墙土压力计算 第三节第三节 挡土墙挡土墙 路堤墙为例（路堤墙为例（5种计算图式）：破裂面交于内边坡种计算图式）：破裂面交于内边坡、破裂面交于路基内侧、中部和外侧、