第三章(边坡稳定性分析学习教案

1、会计学1第三章第三章(边坡稳定性分析边坡稳定性分析(fnx)第一页，共54页。2坡脚圆中点圆坡外圆直线形（砂性土）1:m圆弧形（粘性土）破裂面的位置情况二. 失稳岩土体的型态特征(tzhng): 土质(t zh)路基边坡 路堤稳定性评价涉及土强度(qingd)参数、边坡高度、荷载等参数。参数获取可采用室内试验、现场试验等不同的方法。说明第1页/共54页第二页，共54页。3 边坡失稳岩体的滑动面主要是地质构造(guzo)面 上的软弱面。岩质路基(lj)边坡: 岩石路堑边坡的稳定性除受其岩性、边坡高度(god)及施工方法等因素影响外，还在很大程度上取决于岩体结构、结构面产状及风化程度。说明第2页/

2、共54页第三页，共54页。4三、相关参数(cnsh)计算土的计算参数(cnsh)：路堑及天然边坡土：路堤边坡取土：多层土体:边坡的取值：对于折线形(xin xn)或阶梯形边坡，一般可取平均值。原状容重、内摩擦角及粘聚力采用加权平均值现场压实土的容重、内摩擦角及粘聚力第3页/共54页第四页，共54页。5汽车(qch)荷载当量换算：BLNQh0N：横向(hn xin)分布的车辆数Q：每一辆车的重力：路基填料的容重L：汽车前后轴（或履带）的总距B：横向(hn xin)分布车辆轮胎最外缘之间的总距dmNNbB) 1(第4页/共54页第五页，共54页。6四、稳定性分析(fnx)计算方法： 边坡稳定性评价

3、(pngji)宜综合采用工程地质类比法、力学分析法 （数值分析法和图解分析法）进行。 （1） 工程地质类比(lib)法：以长期生产经验与大量资料调查为依据，凭经验判断边坡的稳定性。第5页/共54页第六页，共54页。7土的极限平衡状态只在破裂面上达到,破裂面的位置要通过(tnggu)计算才能确定。破裂面以上的不稳定土体沿破裂面作整体滑动，不考虑其内部的应力分布不均(b jn)和局部移动。 基本(jbn)假定：（2）力学分析法： 假定边坡沿某一形状滑动面破坏，根据力学平衡原理，计算岩土体在破坏面上达到极限平衡时的安全系数。25. 120. 1TRK力学分析法主要包括：圆弧滑动面法、平面滑动面法、

4、传递系数法等。第6页/共54页第七页，共54页。8 3.2 直线(zhxin)滑动面的边坡稳定性计算 纯净(chnjng)砂类土c = 0，则例 纯净(chnjng)砂类土边坡, 取 K=1.25， =40，用 1:1.5 边坡率 （=3341）时WNTaoKKminaTRK = arc（0.8tan40 ) = 3352，可判断边坡稳定。第7页/共54页第八页，共54页。9二、解析(ji x)法NWTBDA1:mNtgcLH2 25 51 12 20 01 1. TRK利用K=f()的函数关系(gun x)，计算最小稳定系数值。第8页/共54页第九页，共54页。10二、解析(ji x)法NW

5、TBDA1:mNtgcLH2 25 51 12 20 01 1. TRK第9页/共54页第十页，共54页。11成层砂类土边坡：NWTBD1:mNtgcL25.120.1TRKNWTAniiniiiiiniininiGLctgGTFK11).11sincos(第10页/共54页第十一页，共54页。12例题(lt)（P75)某挖方边坡，已知：=250 ，c=14.7kpa,=17.64KN/m3,H=6.0m.拟采用(ciyng)1：0.5的边坡，验算其稳定性。求允许的边坡坡度。第11页/共54页第十二页，共54页。13HXiibRWIhoNiiilihi3.3 圆弧滑动(hudng)面的边坡稳定

6、性计算适用于粘性土组成的路基边坡滑动(hudng)面的稳定性验算圆弧条分法:第12页/共54页第十三页，共54页。14一.圆弧条分法原理(yunl):边坡稳定的安全系数用破裂面上全部(qunb)抗滑力矩与滑动力矩之 比来定义。即计算(j sun)中不考虑土条间的 相互作用力;破裂面为圆柱面, 计算 时将破裂棱体划分为若 干竖向土条;HXiibRWIhoNiiilihi第13页/共54页第十四页，共54页。15oxyxiNiTiQihoTiNiQiREfNiclifNicli1:m11:m223456789110iiii 计算稳定(wndng)系数 滑动(hudng)力矩 抗滑力矩(l j) 该

7、滑动面的稳定系数为:切向力计算时通常选取若干可能的滑动面, 分别为通过坡脚与路基顶面中点、1/4路基宽处、外侧坡顶等两点弦线的圆弧。第14页/共54页第十五页，共54页。16 最危险(wixin)破裂面滑动圆弧临界圆心的确定。根据上述确定的若干个滑动圆弧, 计算出每一滑动体的稳定系数K,绘出 K 值曲线,在图上可定出最危险破裂(pli)面的临界圆心。辅助线hoh11231:m临界滑弧4.5HK值曲线EFHM12KminK2K3K1H第15页/共54页第十六页，共54页。17HHAC1OB1:m24.5HD连接(linji)坡脚与坡顶得边坡线AB,据其坡率m, 查表4-1得1、2，AB及坡顶水平

8、线在A、B点分别作角1 、2, 交点为0二、有关圆弧条分法的几个(j )问题： 确定滑动(hudng)面圆心辅助线 4.5 H 法或 36法 （适用于坡脚圆） 4.5 H 法连接OD即得圆心辅助线由坡脚A向下作垂线AC = H(注：H高度）过C点作水平线CD = 4.5H第16页/共54页第十七页，共54页。18自B点作水平线，过B点和水平线作36o角 即圆心(yunxn)辅助线。 36o 法HHAC1OB1:m24.5HD36o虑荷载当量(dngling)土层高度第17页/共54页第十八页，共54页。191:mo5o4o3o2o1(0.25+0.4m)h0.3h0.3h0.3h0.3hb=H

9、L=Ha=H 该法供拟定设计方法或粗略估算用。应用时按坡率 m 查表4 -3计算o15五组圆心所对应(duyng)的K 值, Kmin值即为最危险滑动圆心位置时的稳定系数。三.条分 法的表解(bio ji)第18页/共54页第十九页，共54页。20 例：已知某土坡=220，c=9.8kpa, =16.66KN/m3,m=1.5,H=10.0m 试计算(j sun)边坡稳定性。 根据(gnj)m=1.5，查表得五个圆心的A和B值: 059. 0Hc f=0.404Kmin=1.26第19页/共54页第二十页，共54页。21四.条分法的图解(tji)基本原理：K=1.0,HcI BHcAfKBfA

10、I1令第20页/共54页第二十一页，共54页。22 例：已知某土坡=220，c=9.8kpa,=16.66KN/m3,m=1.5,H=10.0m试计算(j sun)K=1.5时的a值。 根据(gnj)条分法图解： 059. 0HcI当=220时， a=450，K=1.5， a/=300边坡取值为 1：2第21页/共54页第二十二页，共54页。23五.圆弧滑动(hudng)面的解析法M(ABDF)=M(AGD)-M(AGB)+M(ADF)稳定性计算(j sun)：第22页/共54页第二十三页，共54页。24第23页/共54页第二十四页，共54页。25第24页/共54页第二十五页，共54页。26第

11、25页/共54页第二十六页，共54页。27第26页/共54页第二十七页，共54页。28第27页/共54页第二十八页，共54页。29第28页/共54页第二十九页，共54页。30第29页/共54页第三十页，共54页。31第30页/共54页第三十一页，共54页。32 陡坡（地面横坡度大于1:2.5）或不稳固山坡上的路堤,除了边坡可能出现失稳,还有可能沿着直线或折线这样(zhyng)固定滑动面产生失稳。如陡峭的地面线、基底软弱的坡积层界面或层状构造强度不均匀的岩土层界面等。u陡坡(dup)路堤稳定性:陡坡(dup)路堤稳定性第31页/共54页第三十二页，共54页。33 滑动面破坏形式：1.基底为单一平

12、面，直线滑动面为直线。2.滑动面为多个(du )坡度的折线倾斜面。NTBD2 25 51 12 20 01 1. TRKQ+P直线形破坏(phui)：直线滑动面法分析（直线(zhxin)滑动面法）（剩余下滑力法）第32页/共54页第三十三页，共54页。34 所谓剩余下滑力 E 是指土坡滑动力T与计入(j r)稳定系数K 值后的抗滑力R 之差值。 即u剩余(shngy)下滑力法(又称传递系数法): 该方法是以最后一块（坡脚处）的 En值的正负 值确定其整体(zhngt)稳性。若En0, 则稳定；否则判断失稳。123411 12第33页/共54页第三十四页，共54页。35u 验算(yn sun)方

13、法 将土体按地面变 坡点垂直(chuzh)分块后自 上而下分别计算各 土块的剩余下滑力.自第二块开始, 均需计入上一条块剩余下滑力对本条块的作用 把其当作(dn zu)作用于本块的外力,方向平行于上一块土体滑动面。Ei计算的结果若出现负值,计算Ei+1时,公式中Ei以零值代入。W1T1E1T2N2W2E2E1N1211112第34页/共54页第三十五页，共54页。36 浸水(jn shu)路堤的特点 稳定性与路堤填料透水性有关，压实良好(lingho)的土或渗 性水强的材料填筑的路基，边坡稳定性受水位涨落的影 响不大。 边坡稳定性验算(yn sun)方法 验算应针对路堤处于最不利的情况, 即洪

14、水位骤然降落的时侯。验算方法同普通路堤边坡的稳定性验算，须考虑浮力和渗透动水压力作用。 除承受普通路堤一样的外力和自重外,还受水的浮力和渗 透动水压力作用的影响。 3.4 浸水路堤的稳定性验算第35页/共54页第三十六页，共54页。37 用粘土填筑的路堤，可认为不产生动水压力，其分析方 法与一般(ybn)路堤稳定性分析方法相同。（2）用透水性较强的土填筑，作用力较小，可不计算渗透动 水压力。（3）用不透水材料填筑，可不计算渗透动水压力。判断(pndun)第36页/共54页第三十七页，共54页。38计算方法一.假想(jixing)摩擦角法cLQStancLQcLQBBtantantantanQQ

15、BBtantanrrBB浸水(jn shu)前浸水(jn shu)后第37页/共54页第三十八页，共54页。39计算方法二.悬浮(xunf)法WFWq2RcLQMy)tancos(01浸水(jn shu)后的附加作用力基本原理:假想用水的浮力作用间接(jin ji)抵消动水压力对边坡的影响。抗滑力矩RLcWMy)tancos(02滑动力矩：附加浮力作用与动水压力相互抵消RQRcLWQMMKy0001costancos)(第38页/共54页第三十九页，共54页。40h2h3高水位低水位滑动面浸润线hcD1:mWiNilbbibcWCNchblch1cc三.条分法基本原理:土条分成浸水与干燥两部分

16、(b fen)，直接计入浸水后的浮力和动水压力作用。第39页/共54页第四十页，共54页。41方法(fngf)：湿i干iiFFQ21重力(zhngl)法向力摩擦力粘聚力切向力动水压力(yl)/(RdDTlcfNKiixxi稳定性计算：第40页/共54页第四十一页，共54页。42例题(lt)：P91第41页/共54页第四十二页，共54页。43一、临界高度(god)的计算软土：天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物 及少量(sholing)腐殖质所组成的土。 3.5 软土地(td)基稳定性分析wcNrcH二、路基稳定性计算方法（1）总应力法（2）有效固结应力法第42页/共54页第四十三页，

17、共54页。44受力分析(fnx)：震级是衡量地震自身强度(qingd)大小的等级城震烈度是地表面遭受地震影响的强弱程度。（P94) 3.6 路基(lj)边坡抗震稳定性分析QKagQmaPH地震水平力修正系数25. 0HCHsKtanQKPH25. 0第43页/共54页第四十四页，共54页。45计算方法ssTTlcfNN（K)按非地震条件下的路基边坡稳定性分析方法，确定最危险(wixin)的滑动面，再考虑地震的作用力。第44页/共54页第四十五页，共54页。46岩石路堑(lqin)边坡的稳定性计算二 岩石路堑边坡稳定分析方法主要有经验性对比分析的工程地质法以及根据极限(jxin)平衡原理的力学分

18、析数解方法两种。一. 形成(xngchng)失稳的岩石路堑边坡特征: 边坡是由多种岩性各异、具有不同地质构造和结构面的岩体组合而成。稳定性受构造节理发育、风化破碎程度、边坡高度及水文地质条件等 因素的影响。三. 工程地质法:稳定性受岩层结构面与路基边坡面相互关系 的影响.第45页/共54页第四十六页，共54页。47 边坡稳定,如果同向节理(jil)不发育 则最为稳定,但高边坡而岩石较 破碎时,不能用较陡直的坡率。稳定基本稳定欠稳定切割面滑移面转折点50151550第46页/共54页第四十七页，共54页。48o , 则不稳定(wndng)( =15 50o) 或有条件稳定(wndng)( 50o

19、 )。当 50o时，边坡稳定；：边坡坡角第47页/共54页第四十八页，共54页。49力学(l xu)分析法 当构造(guzo)面倾向路基（倾角1030，走向方位夹角=38 45，且夹有软弱层），有可能产生沿构造(guzo)面的崩塌和滑坡，应通过对比分析和力学计算方法进行校验。TNQHLF变形体高度h层状结构面边坡上的力的平衡条件第48页/共54页第四十九页，共54页。50第五章 路基(lj)边坡稳定性设计思考题1.边坡的力学验算法有几种? 各适用于哪些场合?2.如何(rh)用直线滑动面法进行边坡稳定性分析？3.圆弧滑动面的起滑位置有几种, 最常见的是哪一种?4.如何(rh)作圆心辅助线?5.如

20、何(rh)利用圆弧法进行稳定性验算？6.何谓软土地基，如何(rh)判断软土地基的稳定性？7.何谓浸水路堤? 浸水路堤与一般路堤比较在设计及验算上有何不同?8.8. 边坡抗震稳定性分析如何(rh)进行?第49页/共54页第五十页，共54页。51第五章 路基(lj)边坡稳定性设计复习提纲1. 稳定性验算是针对高填深挖、陡坡、浸水(jn shu)及不良地质条件下的特殊路基。 路堤的稳定性验算方法有三种：由粗粒类材料填筑的路基按直线滑动面法，用带有粘性的土填筑路堤用圆弧滑动面的条分法，地面横坡大于1:2.5时的陡坡路堤用传递系数法。岩石路堑边坡的稳定性验算通常有工程地质比拟法和力学验算法两种。 2. 极限平衡法是稳定性验算(yn sun)的数值分析方法, 其假定边坡沿某一形状滑动面破坏，根据力学平衡原理，计算岩土体在破坏面上达到极限平衡时的安全系数。其基本假定是破裂面以上的不稳定土体沿破裂面作整体滑动，不考虑其内部的应力分布不均和局部移动。土的极限平衡状态只在破裂面上达到,破裂面的位置要通过试算才能确定。第50页/共54页第五十一页，共54页。523. 圆弧条分法