C03边坡稳定性

1、路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6第4章 路基稳定性分析计算路基失稳的原因：路基失稳的原因： 边坡过陡、自然平衡条件被破坏、水流冲刷、地基承载力过低等都会造成边坡沿一剪切面产生坍塌，必须分析其稳定性。路基边坡稳定性概念：路基边坡稳定性概念：一般来说，如果边坡土(岩)体内部某一个面上的滑动力超过了土(岩)体抵抗滑动的能力，边坡将产生滑动，即失去稳定；如果滑动力小于抵抗力，则认为边坡是稳定的。路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6 兰临高速公路兰临高速公路 昭山风景区昭山风景区 边坡失稳滑塌边坡失稳滑塌 塌方现场塌方现场路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6路基路

2、面工程HongxiaTAN2022-3-64.1 车辆荷载换算 路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.2 容许稳定安全系数 RKT稳定系数：路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6工况与安全系数的关系路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.3 计算参数取值加权平均法加权平均法: :1. 按分层厚度按分层厚度2. 按土条宽度按土条宽度3. 按面积按面积4. 按岩土质含量按岩土质含量ta n.t a niiiiiiiiihhchhhhc路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6例例1: 如图所示路堤由双层土体组

3、成如图所示路堤由双层土体组成,试确定边坡稳定性验算参数试确定边坡稳定性验算参数c、tg 、r值。值。路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6陡坡路堤，顺层滑坡折线形一般细粒土，软弱地基曲线形砂类土（无粘性土）直线形陡坡路堤，顺层滑坡折线形一般细粒土，软弱地基曲线形砂类土（无粘性土）直线形路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.5 稳定性分析方法 图解法、表解法力学假设：力学假设：1）纵向取单位长度，考虑为平面问题；2）松散的砂类土、砾（石）土按直线破裂面进行分析；3）粘性土按圆弧破裂面进行分析；4）不考虑滑动土体本身内应力的分布，将其视为刚性整体，在滑动面上考虑其静力平衡；

4、 5）极限滑动面的位置由试算确定。路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.6 直线法直线法适用于砂土和砂性土（两者合称砂类土），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。路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6 在假定滑动面上，单位长度路基： 下滑力和抗滑力： sin(tg )tgcostgnTGFcLcLNcLG 稳定安全系数： sincosGtgGcLTFK 最不利破坏面： 假定多个滑动面，分别计算出12,K K ，画出 K曲线，由图上确定minK及相应的0值。 特例：对纯净砂石，0,tgcKtg 试算法：试算法：路基路面工程HongxiaTAN2

5、022-3-6例例2、 某砂类土路堤填料的内摩擦角为某砂类土路堤填料的内摩擦角为35度，如果采用度，如果采用1：1.5的边坡，安全的边坡，安全系数取系数取1.25，问该路基是否稳定，如不稳，可采取什么措施？，问该路基是否稳定，如不稳，可采取什么措施？例例3 、如图路堤横断面、如图路堤横断面,已知填料为砂性土已知填料为砂性土,容重为容重为18.62kN/m3,粘结力为粘结力为0.98kPa,内摩擦角为内摩擦角为35度度,问该路堤边坡会不会沿滑动面问该路堤边坡会不会沿滑动面AB滑动滑动 (安全系安全系数取数取1.25)?路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6解析法：解析法：其中：其中：

6、1、验算边坡稳定性、验算边坡稳定性2、确定坡角、确定坡角3、确定路基高度、确定路基高度 例题见书上例题见书上P7576.min2.cot2.cscKafa af2caHtanfcot( )mn路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.7 圆弧法土的粘结力使边坡滑动面多呈现曲面，通常假定为圆弧滑动面。圆弧法适用于粘土，土的抗力以粘聚力为主，内摩擦力较小。边坡破坏时，破裂面近似圆弧形。原理：静力平衡(Static equilibrium ) 假定土质均匀，不计滑动面以外的土体位移所产生的作用力，取单位长度，将滑动体划分为若干土条，计算各土条对于滑动圆心的滑动力矩Moi和抗滑力矩Myi，取

7、两力矩比值K为稳定系数以判定是否稳定。路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6最危险滑动面的圆心确定：最危险滑动面的圆心确定：4.5H线法：路基路面工程HongxiaTAN2022-3-636度线法：路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.7 圆弧法(简单条分法) 任意条块 i，滑动面上 下滑力和抗滑力： sincosiiiiiiiiiTGFclN tgclGtg 整体分析： 下滑力矩和抗滑力矩：siriMT RMF R 稳定安全系数： iiiiiiisrGtgGclTFMMKsin)cos( 分析时注意点： Ti 的方向，Y 轴左侧条块 Ti起抗滑作用，取“-”号； 滑动

8、面上，地基与路基参数, c可能不同； 地基与路基容重 r 可能不同； 由于不考虑条间力作用，K 计算结果偏小 1020%，偏于安全； 滑动面位置确定：试算； 圆心位置确定：经验方法，36线法、4.5H 法。 路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.7 圆弧滑动面的表解法和图解法见书见书P79-80：表解法：由边坡坡度查表解法：由边坡坡度查A、B两个换算系数计算两个换算系数计算K;图解法：由图解法：由 和和 查查 ，计算，计算K。 cIrh路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.7 圆弧滑动面的解析法圆弧滑动面的形式：坡脚圆 判别： 1、当 或 时为坡脚圆 坡面圆 中点圆

9、 2、 当 滑动面可能为坡脚圆、坡面圆、 中点圆，取决于硬层的埋藏深度。坡脚圆中点圆 边坡的稳定系数： 30530530,1.,cKHf 路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6陡坡路堤边坡稳定性分析方法 当基底为单一坡面，土体沿直线滑动面整体下滑时，可用直线滑动面法进行边坡稳定性分析。 滑动面以上土体的稳定性可按下式计算 sin+ cosPQCLtgPQK路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.10 软土地基的路基稳定性分析临界高度的计算临界高度的计算 临界高度(Critical height)：指天然路基状态下，不采取任何加固措施，所容许的路基最大填土高度。计算公式 1

10、）均质薄层软土地基 2）均质厚层软土路基式中：Hc容许填土的临界高度； c 软土的快剪粘结力； 填土的容重； Nw稳定因数。路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6路基稳定性的计算方法路基稳定性的计算方法总应力法 安全系数为：有效固结应力法路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.11 浸水路堤稳定性验算 1）水的影响分析 浸水部分土体受到浮力作用，可用浸水容重 rB代替容重计 算土条的重力； 浸水后土的粘结力 c、内摩擦角 下降； 渗透动水压力作用（渗流力） 。 渗流力的大小： B wDIr 其中，I渗流水力坡降；B浸润线以下土体面积。 渗流力的方向：与水力坡降方向相同，作

11、用于渗流土体形心。 路基路面工程HongxiaTAN2022-3-62）稳定性分析 ()iii irsiiiN tgcl RMKMTRDS 其中，Di为分块渗流力，Si为分块渗流力作用线与圆心的距离。 注意点：浸润线上、下部分分别用 r、rB计算重力； 浸润线上、下部分 c、 值可能不同； 考虑渗流力。 3 3）分析方法）分析方法 假想摩擦角法：假想填料的内摩擦角 悬浮法：水的浮力抵消动水压力作用，附加浸水力矩 条分法：浸水与干燥分别计算，并计入浮力和动水压力作用 路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6假想摩擦角法 基本原理：适当改变填料的内摩擦角，利用非浸水时的常用方法，进行浸水时

12、的路堤稳定性计算。（只适用于全浸水路堤）路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6悬浮法悬浮法 基本原理：假想用水的浮力作用间接抵消动水压力对边坡的影响，即在计算抗滑力矩中，用降低后的内摩擦角反应浮力的影响，而在计算滑动力矩中，不考虑浮力作用，滑动力矩没有减小，用以抵偿动水压力的不利影响。012costanQWcL RKFFa路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6条分法条分法 基本原理：与非浸水时的条分法相同，但土条分成浸水与干燥两部分，并直接计入浸水后的浮力和动水压力作用。路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6例例5 、 计算如下浸水路堤的边坡稳定性。计算如下浸水路

13、堤的边坡稳定性。条分法结果与假想摩擦角法、悬浮法比较条分法结果与假想摩擦角法、悬浮法比较路基路面工程HongxiaTAN2022-3-64.12 地震验算 路基路面工程HongxiaTAN2022-3-62）稳定性分析 条块分析： 下滑力和抗滑力： sincoscossiniiiiiiiii iiiiiiTGQFN tgclNGQ 安全系数： sinsincosiiiiiiiiiiiiiiiFRFKyG xQ yGQRFGQ 3）分析方法分析方法 解析法 图解法路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6本章基本要求1、掌握边坡稳定性分析原理和方法；2、了解陡坡路堤稳定性、浸水路堤稳定性的分析方法；路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6思考题1、对直线法、圆弧法和传递系数法的异同进行比较，它们各自适用于什么场合？2、用条分法分析路基稳定性时，作用于条块上的各已知力是如何考虑和计算的？3、在路基稳定性分析中，土工参数和容许安全系数值应如何合理确定？4、用哪些方法整治路基边坡失稳问题？路基路面工程HongxiaTAN2022-3-6计算题1、已知陡坡路堤