道路工程第07章路基边坡稳定性设计

1、 路基路面工程路路 基基 边边 坡坡 稳稳 定定 性性 设设 计计 路基路面工程图图1 路堤边坡滑坡实况路堤边坡滑坡实况 路基路面工程图图2 路堑边坡滑坡实况路堑边坡滑坡实况 路基路面工程 路基路面工程 路基路面工程 路基路面工程 路基路面工程 路基路面工程 路基路面工程 路基路面工程 路基路面工程第一节第一节 边坡稳定性分析原理边坡稳定性分析原理与计算参数与计算参数 路基路面工程一、边坡稳定性分析原理一、边坡稳定性分析原理（1）岩石边坡）岩石边坡l 岩石路堑边坡稳定性取决于岩石的产状和地质构造特岩石路堑边坡稳定性取决于岩石的产状和地质构造特征，岩体中存在的构造弱面，如层面，层理，断层，征，岩

2、体中存在的构造弱面，如层面，层理，断层，节理等，是岩体中潜在的滑动面，一旦工程地质条件节理等，是岩体中潜在的滑动面，一旦工程地质条件向不利方向变化，岩体就会失稳形成滑坡。向不利方向变化，岩体就会失稳形成滑坡。（2）土质路基）土质路基l 令：令：T土体的下滑力，土体的下滑力，F抗滑力，抗滑力， K=F/T。l 当当K1,稳定；稳定；K1，滑动面形成，滑体下滑。考虑到，滑动面形成，滑体下滑。考虑到一些不确定性因素，为安全起见工程上常采用一些不确定性因素，为安全起见工程上常采用K1.21.5作为稳定的界限值。作为稳定的界限值。l 滑动面有直线，曲线，折线三大类。滑动面有直线，曲线，折线三大类。 路基

3、路面工程（3）滑动面假定）滑动面假定l松散的砂性土和砾石内摩擦角较大，粘聚力较小，滑动松散的砂性土和砾石内摩擦角较大，粘聚力较小，滑动面近似平面，平面力学模型采用直线。面近似平面，平面力学模型采用直线。l粘性土粘聚力较大，内摩擦角较小，破裂时滑动面近似粘性土粘聚力较大，内摩擦角较小，破裂时滑动面近似于圆曲面，平面力学模型采用圆弧。于圆曲面，平面力学模型采用圆弧。 路基路面工程直线平面直线平面 ：由松散的砂性土和砾石填筑。 曲面曲面 ：以粘性土填筑 。e 路基路面工程二、边坡稳定性验算的计算参数二、边坡稳定性验算的计算参数1. 土的计算参数土的计算参数土的容重 （kN/m3）、内摩擦角（）粘聚力

4、c（kPa）（1）施工期稳定分析：采用）施工期稳定分析：采用cu、u（直剪快剪或三轴不排水剪）（直剪快剪或三轴不排水剪）（2）运营期稳定分析：新建路堤采用）运营期稳定分析：新建路堤采用ccu、cu（直剪固结快剪或三轴固结不排（直剪固结快剪或三轴固结不排水剪）水剪）; 已建成路堤采用已建成路堤采用cu、u（直剪快剪或三轴不排水剪直剪快剪或三轴不排水剪）对路堤边坡：取与现场压实度一致的压实土试验数据对路堤边坡：取与现场压实度一致的压实土试验数据对于路堑天然边坡或地基部分，取原状土，测其容重对于路堑天然边坡或地基部分，取原状土，测其容重，内，内摩擦角摩擦角，粘聚力，粘聚力c，根据实际情况采用原位剪切

5、试验、直剪，根据实际情况采用原位剪切试验、直剪试验或三轴试验。试验或三轴试验。 路基路面工程 由多层土体所构成的边坡稳定性验算参数，可采用以层厚为权重的加权平均值法加权平均值法：nnnhhhhrhrhrr21221nnnhhhhchchcc21221nnnhhhhtghtghtgtg21221 路基路面工程nnnhhhhrhrhrr21221nnnhhhhchchcc21221nnnhhhhtghtghtgtg21221 路基路面工程2. 汽车荷载当量高度换算汽车荷载当量高度换算 取单位长度路段，并将车辆的设计荷载换算成当取单位长度路段，并将车辆的设计荷载换算成当量土柱高度，以量土柱高度，以h

6、0表示。表示。 BLNQh0 路基路面工程LBNQho式中：式中： 当量土层厚度，当量土层厚度，m； 横向分布车辆数，按车道计；横向分布车辆数，按车道计； 一辆重车的重力，一辆重车的重力，KN； 车辆前后轮距，车辆前后轮距，m； 路基填料的重度，路基填料的重度，KN/m3；NQL 横向分布车辆轮胎最外缘总距，横向分布车辆轮胎最外缘总距，m； 每辆车的轮胎外缘之间的距离，每辆车的轮胎外缘之间的距离， m ； 相邻两车辆之间轮胎的距离，相邻两车辆之间轮胎的距离， m 。（4-1-5） ohd)N(NbB1Bdb 路基路面工程第二节第二节 边坡稳定分析方法边坡稳定分析方法一、力学分析法一、力学分析法

7、 基本假设：基本假设：1. 不考虑滑动土体本身内应力的不均匀分布；2. 滑动土体无局部的变形和移动；3. 极限平衡状态只在滑动面上达到。力学分析法力学分析法 、表解法、工程地质法（比拟法）、表解法、工程地质法（比拟法） 路基路面工程（一）直线滑动面分析（一）直线滑动面分析适用于砂性土、砂土。土的抗力以内摩擦力为主，粘聚力甚小，边坡破坏时，破裂面近似平面。 试算法：sintancosGcLGTFK 路基路面工程sintancosGcLGTFKl对于砂土，取对于砂土，取C=0，则，则 tgtgK 路基路面工程例：某路堤填料例：某路堤填料 ，边坡，边坡1：1.5，砂类土，判断是否，砂类土，判断是否失

8、稳。失稳。 40解：解： 671308391080408080.tan.tan.tan因因 6667. 05 . 11tantan1.25，故边坡稳定。，故边坡稳定。 路基路面工程例题例题 ：已知路基高度：已知路基高度13米，顶宽米，顶宽10m，其横截面初步拟定如图，其横截面初步拟定如图所示。路基填土为粉质中液限亚粘土，土的粘聚力所示。路基填土为粉质中液限亚粘土，土的粘聚力c=10KPa，内摩擦角内摩擦角24（tan =0.45），填料容重），填料容重=17kNm3，一辆车，一辆车重力重力800KN。试分析其边坡稳定性。试分析其边坡稳定性。 路基路面工程解：（解：（1）用方格纸以）用方格纸以1

9、：50比绘出路基横断面。比绘出路基横断面。 （2）将车辆换算成土柱高度（当量高度）。）将车辆换算成土柱高度（当量高度）。设其中一车辆停在路肩上，另一车辆以最小间距设其中一车辆停在路肩上，另一车辆以最小间距d=0.4米与米与它并排。它并排。02 8002.06.4 7.4 17NQhmBL式中：式中：N横向分布的车辆数，单车道横向分布的车辆数，单车道N=1，双车道，双车道N=2；L汽车前后轴（或履带）的总距，汽车前后轴（或履带）的总距，L=6.4m；B横向分布车辆轮胎最外缘之间总距，公式为：横向分布车辆轮胎最外缘之间总距，公式为： ，其中其中b可近似取可近似取3.5m，d取取0.4m，B= m；

10、2 3.50.47.4(1)NbNd 路基路面工程（3）用）用4.5H法确定圆心辅助线。法确定圆心辅助线。 （4）绘出三条不同位置的滑动曲线：一条通过坡脚和路基）绘出三条不同位置的滑动曲线：一条通过坡脚和路基中线，一条通过坡脚和路基的右边缘，一条通过坡脚和距中线，一条通过坡脚和路基的右边缘，一条通过坡脚和距右边缘路基右边缘路基1/4路基宽独度处。路基宽独度处。 。（5）将圆弧范围土条分成）将圆弧范围土条分成8段，先由坡脚起每段，先由坡脚起每5m一段，最一段，最后一段可能略少。后一段可能略少。（6）计算每一分段面积。）计算每一分段面积。（7）计算各分段的重力。以路堤）计算各分段的重力。以路堤1m

11、长计算，得长计算，得：（8）将每一分段的重力分解为两分力：）将每一分段的重力分解为两分力：（9）用比例尺量出滑动曲线总长度）用比例尺量出滑动曲线总长度L。 路基路面工程（10）计算稳定系数：）计算稳定系数： 用同样方法，还可以求得另两条滑动曲线的稳定用同样方法，还可以求得另两条滑动曲线的稳定系数：系数：K1=1.47K3=1.762(costan)1.54siniiiiifNclQcLKTQ 路基路面工程三、边坡稳定分析的简化边坡稳定分析的简化Bishop法法 公路路基设计规范公路路基设计规范（JTGD302006）中指出：）中指出：“路堤路堤的堤身稳定性、路堤和地基的整体稳定性宜采用简化的毕的堤身稳定性、路堤和地基的整体稳定性宜采用简化的毕肖普肖普(Bishop)法进行分析计算。法进行分析计算。 条分法忽略了土条间力的作用，由此求得的安全系数偏低条分法