路基边坡稳定性设计

1、1第四章第四章 路基边坡稳定性设计路基边坡稳定性设计2第四章 路基边坡稳定性设计 本章前言本章前言 4.1 概述概述 4.2 直线滑动面的边坡稳定性分析直线滑动面的边坡稳定性分析 4.3 曲线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析 4.4 软土地基的路基稳定性分析软土地基的路基稳定性分析 4.5 浸水路堤的稳定性分析浸水路堤的稳定性分析 4.6 路基边坡抗震稳定性分析路基边坡抗震稳定性分析 本章小结本章小结3本本 章章 前前 言言 学习目标学习目标 通过本章的学习，要求学生通过本章的学习，要求学生掌握掌握掌握边坡稳定的掌握边坡稳定的原理、边坡稳定分析的计算参数与取值方法、汽原理、边坡

2、稳定分析的计算参数与取值方法、汽车荷载的当量换算、车荷载的当量换算、 直线法和圆弧法验算边坡稳直线法和圆弧法验算边坡稳定性。定性。了解了解软土地基、浸水路堤和路基边坡抗震软土地基、浸水路堤和路基边坡抗震稳定性分析的思路与方法。稳定性分析的思路与方法。4本章前言本章前言 学习重点与难点学习重点与难点 曲线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析 学习方法建议学习方法建议 复习土力学相关内容，深入理解稳定性分析方法复习土力学相关内容，深入理解稳定性分析方法的思路与特点。的思路与特点。5 主要针对问题： 1.边坡失稳 2.陡坡路堤的失稳 3.地基失稳第四章第四章 路基边坡稳定性设计路基边坡稳

3、定性设计678第四章 路基边坡稳定性设计 本章前言本章前言 4.1 概述概述 4.2 直线滑动面的边坡稳定性分析直线滑动面的边坡稳定性分析 4.3 曲线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析 4.4 软土地基的路基稳定性分析软土地基的路基稳定性分析 4.5 浸水路堤的稳定性分析浸水路堤的稳定性分析 4.6 路基边坡抗震稳定性分析路基边坡抗震稳定性分析 本章小结本章小结94.1 4.1 概述概述一、边坡一、边坡：天然边坡、人工边坡。：天然边坡、人工边坡。 边坡边坡：具有倾斜坡面的：具有倾斜坡面的岩土体岩土体。 土坡土坡：具有倾斜坡面的：具有倾斜坡面的土体土体。104.1 4.1 概述概

4、述边坡稳定性分析的原理边坡稳定性分析的原理滑动面形状：滑动面形状：直线形、圆弧形等。直线形、圆弧形等。从力学特征从力学特征：静定问题、静不定问题。：静定问题、静不定问题。114.1 4.1 概述概述 对于静不定假定对于静不定假定：（1）按）按平面问题平面问题来处理；来处理；（2）砂性土、砾石土：近似平面，采用）砂性土、砾石土：近似平面，采用直线破裂面法直线破裂面法；（3）粘性土：近似圆曲面，采用）粘性土：近似圆曲面，采用圆弧破裂法圆弧破裂法。一般假设：一般假设：（1）不考虑滑动土体本身内应力的分布；）不考虑滑动土体本身内应力的分布；（2）平衡状态只在滑动面上到达，滑动土体成整体下滑；）平衡状态

5、只在滑动面上到达，滑动土体成整体下滑；（3）极限位置要通过试算来确定。）极限位置要通过试算来确定。 12天然边坡：天然边坡：江、河、湖、海岸坡江、河、湖、海岸坡 山、岭、丘、岗、天然坡山、岭、丘、岗、天然坡4.1 4.1 概述概述13人工边坡：人工边坡：挖方：沟、渠、坑、池挖方：沟、渠、坑、池 填方：堤、坝、路基、堆料填方：堤、坝、路基、堆料4.1 4.1 概述概述小浪底土石坝小浪底土石坝14 二、何谓滑坡二、何谓滑坡? ? 边坡丧失其原有稳定性，一部分土体相对与另边坡丧失其原有稳定性，一部分土体相对与另一部分土体滑动的现象称滑坡。一部分土体滑动的现象称滑坡。土坡滑坡前征兆土坡滑坡前征兆：坡顶

6、下沉并出现裂缝，坡脚隆起。：坡顶下沉并出现裂缝，坡脚隆起。4.1 4.1 概述概述154.1 4.1 概述概述164.1 4.1 概述概述 -内部原因内部原因 （1）土质：）土质：各种土质的抗剪强度、抗水能力是不一样的，如各种土质的抗剪强度、抗水能力是不一样的，如钙质或石膏质胶结的土、湿陷性黄土等，遇水后软化，使原钙质或石膏质胶结的土、湿陷性黄土等，遇水后软化，使原来的强度降低很多。来的强度降低很多。 （2）土层结构：）土层结构：如在斜坡上堆有较厚的土层，特别是当下伏如在斜坡上堆有较厚的土层，特别是当下伏土层土层(或岩层或岩层)不透水时，容易在交界上发生滑动。不透水时，容易在交界上发生滑动。

7、（3）边坡形状：）边坡形状：突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下缓的突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下缓的凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，当土坡不高时尚可凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，当土坡不高时尚可直立，但随时间和气候的变化，也会逐渐塌落。直立，但随时间和气候的变化，也会逐渐塌落。三、路基失稳的原因：三、路基失稳的原因：174.1 4.1 概述概述 -外部原因外部原因 （1）降水或地下水的作用：）降水或地下水的作用：持续的降雨或地下水渗入土层中，持续的降雨或地下水渗入土层中，使土中含水量增高，土中易溶盐溶解，土质变软，强度降低；使土中含水量增高，土中易溶盐溶解，土质变软，强度降低；还

8、可使土的重度增加，以及孔隙水压力的产生，使土体作用还可使土的重度增加，以及孔隙水压力的产生，使土体作用有动、静水压力，促使土体失稳，故设计斜坡应针对这些原有动、静水压力，促使土体失稳，故设计斜坡应针对这些原因，采用相应的排水措施。因，采用相应的排水措施。 （2）振动的作用：）振动的作用：如地震的反复作用下，砂土极易发生液化；如地震的反复作用下，砂土极易发生液化；粘性土，振动时易使土的结构破坏，从而降低土的抗剪强度；粘性土，振动时易使土的结构破坏，从而降低土的抗剪强度；车辆运动、施工打桩或爆破，由于振动也可使邻近土坡变形车辆运动、施工打桩或爆破，由于振动也可使邻近土坡变形或失稳等。或失稳等。 （

9、3）人为影响：）人为影响：由于人类不合理地开挖，特别是开挖坡脚；由于人类不合理地开挖，特别是开挖坡脚；或开挖基坑、沟渠、道路边坡时将弃土堆在坡顶附近；在斜或开挖基坑、沟渠、道路边坡时将弃土堆在坡顶附近；在斜坡上建房或堆放重物时，都可引起斜坡变形破坏。坡上建房或堆放重物时，都可引起斜坡变形破坏。三、路基稳定性分析的原因：三、路基稳定性分析的原因：18根本原因根本原因: 边坡中土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度。边坡中土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度。具体原因具体原因： （1）滑面上的剪应力增加；）滑面上的剪应力增加； （2）滑面上的抗剪强度减小。）滑面上的抗剪强度减小。三、路基

10、稳定性分析的原因：三、路基稳定性分析的原因：4.1 4.1 概述概述194.1 4.1 概述概述1 1、土的计算参数、土的计算参数a、对于、对于路堑或天然边坡路堑或天然边坡：取原状土的容重：取原状土的容重 （kN/m3）、内摩擦角）、内摩擦角（）和粘聚力）和粘聚力c（kPa）。）。b、对、对路堤路堤：取与压实现场一致的压实土的试验：取与压实现场一致的压实土的试验数据，包括土压实后的容重数据，包括土压实后的容重 （kN/m3）、内摩擦）、内摩擦角角 （C）和粘聚力）和粘聚力c（kPa）。）。四、边坡稳定性分析的计算参数四、边坡稳定性分析的计算参数204.1 4.1 概述概述c、多层土体多层土体：

11、对直线法或圆弧法采用合理：对直线法或圆弧法采用合理分段、直接采用不同土层参数：也可以采分段、直接采用不同土层参数：也可以采用加权平均值法。即用加权平均值法。即：niiiniihhcc11niiniiihh11tantanniiniiihh11214.1 4.1 概述概述2、边坡的取值、边坡的取值 折线型边坡或阶梯型边坡，折线型边坡或阶梯型边坡，一般取平均值。一般取平均值。224.1 4.1 概述概述3、汽车荷载当量换算、汽车荷载当量换算 在边坡稳定分析时，需将车辆按最不利情况排列，在边坡稳定分析时，需将车辆按最不利情况排列，并将车辆设计荷载换算成当量土柱高（以相等压并将车辆设计荷载换算成当量土

12、柱高（以相等压力的土层厚度来代替荷载），即力的土层厚度来代替荷载），即: BLNQh0dNNbB) 1(23汽车荷载汽车荷载 6.0.1汽车荷载分为汽车荷载分为公路公路I级和公路级和公路II级级两个等级两个等级 汽车荷载由汽车荷载由车道荷载和车辆荷载车道荷载和车辆荷载组成，车道荷载组成，车道荷载由由均布荷载和集中荷载均布荷载和集中荷载组成组成 桥梁结构的整体计算采用车道荷载；桥梁结构的桥梁结构的整体计算采用车道荷载；桥梁结构的局部加载、涵洞桥台和挡土墙土压力等的计算采局部加载、涵洞桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载用车辆荷载 车道荷载与车辆荷载的作用车道荷载与车辆荷载的作用不得叠加不得叠加

13、24 车道荷载车道荷载25 车辆荷载车辆荷载26 为了满足不同结构位置的荷载效应组合和计算为了满足不同结构位置的荷载效应组合和计算 车道荷载不考虑车的尺寸及车的排列方式，将车车道荷载不考虑车的尺寸及车的排列方式，将车辆荷载等效为均布荷载和一个可以作用在任何位辆荷载等效为均布荷载和一个可以作用在任何位置的集中荷载形式，桥梁结构的整体计算采用车置的集中荷载形式，桥梁结构的整体计算采用车道荷载；道荷载； 车辆荷载考虑车的尺寸及车的排列方式，以集中车辆荷载考虑车的尺寸及车的排列方式，以集中荷载的形式作用于车轴位置，局部加载、涵洞、荷载的形式作用于车轴位置，局部加载、涵洞、桥台和挡土墙压力等的计算采用车

14、辆荷载。桥台和挡土墙压力等的计算采用车辆荷载。 两种荷载的作用不得叠加。两种荷载的作用不得叠加。274.1 4.1 概述概述 试验参数试验参数284.1 4.1 概述概述 五、假定五、假定 1 1、基本假定、基本假定不考虑滑动土体本身内应力分布；不考虑滑动土体本身内应力分布；认为平衡状态只在滑动面上达到，滑认为平衡状态只在滑动面上达到，滑动时成整体下滑；动时成整体下滑；最危险的破裂面位置通过试算确定。最危险的破裂面位置通过试算确定。29 5 5、假定、假定均质粘性土：均质粘性土：光滑曲面光滑曲面 （圆柱面（圆柱面/圆弧）圆弧） 非均质的多层土或含软弱非均质的多层土或含软弱夹层的土坡夹层的土坡:

15、 : 复合滑动面复合滑动面 2、滑动面的形状、滑动面的形状 Rupture plane Slope in cohesionless soil 无粘性土无粘性土: :平面平面4.1 4.1 概述概述30 直线直线 曲线曲线 折线折线 工程地质法（比拟法）工程地质法（比拟法） 力学分析法力学分析法 图解法图解法六、土坡稳定性分析方法六、土坡稳定性分析方法1、按失稳土体的滑动面特征划分：、按失稳土体的滑动面特征划分：2、稳定性分析计算方法：、稳定性分析计算方法：4.1 4.1 概述概述31第四章 路基边坡稳定性设计 本章前言本章前言 4.1 概述概述 4.2 直线滑动面的边坡稳定性分析直线滑动面的边

16、坡稳定性分析 4.3 曲线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析 4.4 软土地基的路基稳定性分析软土地基的路基稳定性分析 4.5 浸水路堤的稳定性分析浸水路堤的稳定性分析 4.6 路基边坡抗震稳定性分析路基边坡抗震稳定性分析 本章小结本章小结32 直线法适用于砂土和砂性土（两者合称砂类土），土的抗力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。以内摩擦力为主，粘聚力甚小。边坡破坏时，破裂面近似平面。直线滑动面示意图直线滑动面示意图a)a)高路堤高路堤 b)b)深路堤深路堤 c)c)陡坡路堤陡坡路堤BDA1:ma)1:nA

17、BDb)ADc)适用土质适用土质4.2 4.2 直线滑动面的边坡稳定性分析直线滑动面的边坡稳定性分析334.2 4.2 直线滑动面的边坡稳定性分析直线滑动面的边坡稳定性分析一、试算法一、试算法 砂土和砂性土砂土和砂性土c=0 稳定性判断稳定性判断:K1，稳定；，稳定；K1.25 该路基边坡稳定。该路基边坡稳定。练习：试求上述边坡容许边坡坡度和最大高度。练习：试求上述边坡容许边坡坡度和最大高度。37第四章 路基边坡稳定性设计 本章前言本章前言 4.1 概述概述 4.2 直线滑动面的边坡稳定性分析直线滑动面的边坡稳定性分析 4.3 曲线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析 4.4 软土

18、地基的路基稳定性分析软土地基的路基稳定性分析 4.5 浸水路堤的稳定性分析浸水路堤的稳定性分析 4.6 路基边坡抗震稳定性分析路基边坡抗震稳定性分析 本章小结本章小结38土的粘力使边坡滑动面多呈现曲面，土的粘力使边坡滑动面多呈现曲面，通常假定为圆弧滑动面。通常假定为圆弧滑动面。圆弧法适用于粘土，圆弧法适用于粘土，土的抗力以粘聚力为土的抗力以粘聚力为主，内摩擦力力较小。主，内摩擦力力较小。边坡破坏时，破裂面边坡破坏时，破裂面近似圆柱形。近似圆柱形。4.3 4.3 曲线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析适用范围适用范围3940是否稳定的判断条件是否稳定的判断条件414.3 4.3 曲

19、线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析一、条分法一、条分法 1、原理：、原理：将滑动面上的土体划分为若干竖向土条，依次计算每一土条将滑动面上的土体划分为若干竖向土条，依次计算每一土条沿滑动面的下滑力和抗滑力，然后叠加计算出整个滑动土体的稳定性。沿滑动面的下滑力和抗滑力，然后叠加计算出整个滑动土体的稳定性。2、假定：、假定：土体均质、各向同向、滑动面通过坡脚、忽略土体内应力和土土体均质、各向同向、滑动面通过坡脚、忽略土体内应力和土条之间相互作用力、土条不受侧向力作用、或侧向力与圆弧切线方向条之间相互作用力、土条不受侧向力作用、或侧向力与圆弧切线方向平行。平行。 424.3 4.3 曲

20、线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析3、条分法计算步骤：、条分法计算步骤：1）用）用4.5H法或法或36法绘制圆心辅助线法绘制圆心辅助线2）选择滑动面，将土体分条；）选择滑动面，将土体分条；3）计算每一土条土体重的分量：）计算每一土条土体重的分量：4）计算滑动面的抗力，即）计算滑动面的抗力，即:5）计算滑动面上各力对圆心的滑动力矩和抗滑力矩）计算滑动面上各力对圆心的滑动力矩和抗滑力矩 ：6）假定不同的滑动面，重复（）假定不同的滑动面，重复（1）（）（5）求出不同的）求出不同的KiiiGNcosiiiGTsinRxii1sin和fNiicL)(11miiniisTTRM)(11mi

21、iniircLfNRM434.3 4.3 曲线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析6）抗滑稳定系数；）抗滑稳定系数；7）绘制稳定系数曲线，求最小稳定系数）绘制稳定系数曲线，求最小稳定系数Kmin；8）根据土特性、抗剪强度指标、公路等级和地区经验确定）根据土特性、抗剪强度指标、公路等级和地区经验确定K，当计算，当计算K值小于容许值小于容许K值时，则放缓边坡，重新拟订横断面，重复上述步骤，值时，则放缓边坡，重新拟订横断面，重复上述步骤，直到合格为止。直到合格为止。 niniiiiniiinimiiininiiisrGGcLGfTTRcLfNRMMK1111111sincos)()(44

22、45例题4-1 已知：路基高度已知：路基高度13m，顶宽，顶宽10m，其横截面初步拟定如图，其横截面初步拟定如图4-8所示。所示。路基填土为粉质中液限亚粘土，土的粘聚力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(tg =0.45)，容重，容重 =17KN/m3，荷载为挂车，荷载为挂车-80(一辆车重力一辆车重力800KN)。试分。试分析其边坡稳定性。析其边坡稳定性。(4.5H法法)4.3 4.3 曲线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析464.3 4.3 曲线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析解：解：（1）用方格纸按合适比例绘出路堤横

23、断面；）用方格纸按合适比例绘出路堤横断面；（2）求换算土柱高（当量高度）：）求换算土柱高（当量高度）：（3）按）按4.5H法确定滑动圆心辅助线；法确定滑动圆心辅助线；（4）绘出）绘出三条不同位置的滑动曲线三条不同位置的滑动曲线； mBLNQh88. 1184 . 74 . 680020 一条通过路基中线；一条通过路基的右边缘；一条通过距右边缘1/4路基宽度处。47484.3 4.3 曲线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析（5）分条：将圆弧范围土体分成）分条：将圆弧范围土体分成810段；段；（6）算出滑动曲线每一分段中点与圆心竖线之间的偏）算出滑动曲线每一分段中点与圆心竖线之间的偏

24、角角i ；（7）计算分条的面积）计算分条的面积i ；（8）求出每条块的重力）求出每条块的重力Gi ； RXaiisin494.3 4.3 曲线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析（9）求分条重力）求分条重力Gi的二个分力：的二个分力： 在滑动曲线法线方向分力：在滑动曲线法线方向分力：Ni=Gicosi 在滑动曲线切线方向分力：在滑动曲线切线方向分力：Ti=Gisini （10）求出曲线圆弧长）求出曲线圆弧长L；（11）计算稳定系数：）计算稳定系数： KfNCLTiiniin21 =1.54504.3 4.3 曲线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析 分段分段sincos

25、（m2）G= （KN）Ni=Gicosi（KN）Ni=Gisini（KN）L（m）10.8558000.5329.950826973245.220.6439470.7757.597175262430.4728020.885695183544640.2816150.965186683324250.116180.9949.7845837936-0.07-4000.9938.5654647-467-0.27-15400.9724408395-1108-0.37-21430.934.88276-30 Ni=4644 Ti=165151已知：路基高度已知：路基高度10m，顶宽，顶宽7.5m，其横截面初步

26、拟定如图所示。，其横截面初步拟定如图所示。填土为亚粘土，土的粘聚力填土为亚粘土，土的粘聚力c=10KPa，内摩擦角，内摩擦角21，容重，容重 =16.6KN/m3，荷载为标准汽车轴载。试验算其边坡稳定性。，荷载为标准汽车轴载。试验算其边坡稳定性。5m5m练习练习524.3 4.3 曲线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析二、表解法二、表解法 用圆弧法进行路基边坡稳定性分析，计算工作量较大，用圆弧法进行路基边坡稳定性分析，计算工作量较大，对对于均质、直线形边坡路堤，滑动面通过坡脚坡顶为水平并于均质、直线形边坡路堤，滑动面通过坡脚坡顶为水平并延伸至无限远，可按表解法进行边坡稳定性分析。

27、延伸至无限远，可按表解法进行边坡稳定性分析。 表解法是应用图解和分析计算的结果制成的一系列计算参表解法是应用图解和分析计算的结果制成的一系列计算参数表的边坡稳定性分析方法。数表的边坡稳定性分析方法。534.3 4.3 曲线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析 将土体划分各小块，其宽为将土体划分各小块，其宽为b、高为、高为a、滑弧全长、滑弧全长L，将此，将此三者换算成边坡高度的表达式，即三者换算成边坡高度的表达式，即b=Ha=HLH 每每1m坡长的土块总量为：坡长的土块总量为：G=ab1 = H2 其法向和切向分力为：其法向和切向分力为：N=Gcos H2cosT=Gsin H2si

28、n544.3 4.3 曲线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析 稳定系数为：稳定系数为：sin cos 2211HHcHfTcLNfKniinii令：令： A cossinB sin由此可得：由此可得：BcfAKH 554.3 4.3 曲线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析P79例题例题44练习：练习：路基高度路基高度13m，顶宽，顶宽10m，路基土的粘聚力，路基土的粘聚力c=10KPa，内摩，内摩擦角擦角24(tan =0.45)，容重，容重 =16.8KN/m3，边坡坡度，边坡坡度i01 2.0 。试用表解法分析其边坡稳定性。试用表解法分析其边坡稳定性。 564.

29、3 4.3 曲线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析三、图解法三、图解法 取取K1.0（极限平衡条件下），令（极限平衡条件下），令I=c/H,则：则：再根据所需计算指标查图再根据所需计算指标查图4-11。例题例题4-5 BfAI157第四章 路基边坡稳定性设计 本章前言本章前言 4.1 概述概述 4.2 直线滑动面的边坡稳定性分析直线滑动面的边坡稳定性分析 4.3 曲线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析 4.4 软土地基的路基稳定性分析软土地基的路基稳定性分析 4.5 浸水路堤的稳定性分析浸水路堤的稳定性分析 4.6 路基边坡抗震稳定性分析路基边坡抗震稳定性分析 本章

30、小结本章小结584.4 4.4 软土地基的路基稳定性分析 公路工程线长面广，沿线地质、水文条件公路工程线长面广，沿线地质、水文条件复杂多变，受多种因素制约，线路不可避复杂多变，受多种因素制约，线路不可避免要穿越软土区；免要穿越软土区； 软土特点是细粒土组成的软土特点是细粒土组成的空隙比大（空隙比大（e e 1 1）、）、天然含水量高（天然含水量高（wwwwL L , ,大于大于303050%50%）、压）、压缩性高（缩性高（a a1-21-20.5Mpa0.5Mpa-1-1）、强度低）、强度低（C Cu u30Kpa30Kpa）和具有灵敏结构性的土层。和具有灵敏结构性的土层。 59 软土分类：

31、软土分类： 河海沉积河海沉积 湖泊沉积湖泊沉积 江滩沉积江滩沉积 沼泽沉积沼泽沉积 软土分布：软土分布：沿海地区、内陆湖泊和河流谷地沿海地区、内陆湖泊和河流谷地分布着大量淤泥、淤泥质粘分布着大量淤泥、淤泥质粘土等软土。土等软土。软土地段高填方路基软土地段高填方路基4.4 4.4 软土地基的路基稳定性分析604.4 4.4 软土地基的路基稳定性分析主要病害主要病害 在软土地基上修建高速公路会遇到在软土地基上修建高速公路会遇到路基不稳定路基不稳定沉降过大及沉降过大及不均匀沉降不均匀沉降等问题等问题 且工程性质恶劣，尤其在振动荷载的作用下，易产生且工程性质恶劣，尤其在振动荷载的作用下，易产生侧向滑移

32、及蠕变，对路基、构筑物的影响较大。侧向滑移及蠕变，对路基、构筑物的影响较大。 614.4 4.4 软土地基的路基稳定性分析 主要措施主要措施:薄层软土薄层软土原则上清除换土原则上清除换土厚层软土厚层软土- 稳定分析稳定分析,达到要求达到要求;加固措施加固措施;采用其他结构物采用其他结构物-修筑桥梁修筑桥梁624.4 4.4 软土地基的路基稳定性分析软土地基的路基稳定性分析一、临界高度的计算一、临界高度的计算临界高度临界高度HC概念的提出：天然地基状况下，不采取任何加固概念的提出：天然地基状况下，不采取任何加固措施，所容许的路基最大填土高度。措施，所容许的路基最大填土高度。1、均质薄层软土地基、

33、均质薄层软土地基 2、均质厚层软土地基、均质厚层软土地基WCNcHcHC52. 5式中：式中： Hc容许填土的临界高度；容许填土的临界高度； c 软土的快剪粘结力；软土的快剪粘结力； 填土的容重；填土的容重； Nw稳定因数，其值与路堤坡角及深度因素稳定因数，其值与路堤坡角及深度因素= =（d+Hd+H）/H/H有关。有关。634.4 4.4 软土地基的路基稳定性分析软土地基的路基稳定性分析二、路基稳定性的计算方法二、路基稳定性的计算方法根据计算过程中参数选择不同，软土地基路基稳定性可以分根据计算过程中参数选择不同，软土地基路基稳定性可以分为总应力法、有效固结应力法、有效应力法等。为总应力法、有

34、效固结应力法、有效应力法等。1、总应力法、总应力法2、有效固结应力法、有效固结应力法TjjiPPSSK)(TjjiiPPSSSK)()(644.44.4软土地基的路基稳定性分析临临界界高高度度的的计计算算654.44.4软土地基的路基稳定性分析 规范规定：规范规定：66 1）总应力法）总应力法-地基抗剪强度采用总强度地基抗剪强度采用总强度(天然十字板快剪强度天然十字板快剪强度)， 或采用直剪快剪指标。或采用直剪快剪指标。 表征稳定性的安全系数为：表征稳定性的安全系数为：2 2、路基稳定性的计算方法路基稳定性的计算方法()ijjTSSPKP式中：式中：i,j 路堤填料内的分条编号；路堤填料内的分

35、条编号；PT 各土条在滑弧切线方向的各土条在滑弧切线方向的 下滑力的总和；下滑力的总和；Si 路基土内（路基土内（AB弧）的抗剪力；弧）的抗剪力；Sj 路基土内（路基土内（BC弧）的抗剪力。弧）的抗剪力。4.44.4软土地基的路基稳定性分析Pj674.44.4软土地基的路基稳定性分析 2 2）有效固结应力法）有效固结应力法 可以求固结过程中任意时刻已知固结度的安全系数，但可以求固结过程中任意时刻已知固结度的安全系数，但本身不计算固结度，只是将其作为已知条件。本身不计算固结度，只是将其作为已知条件。()()iijjTSSSPKP安全系数安全系数为为：costaniliiigiSWU costan

36、iliiigiSW U68第四章 路基边坡稳定性设计 本章前言本章前言 4.1 概述概述 4.2 直线滑动面的边坡稳定性分析直线滑动面的边坡稳定性分析 4.3 曲线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析 4.4 软土地基的路基稳定性分析软土地基的路基稳定性分析 4.5 浸水路堤的稳定性分析浸水路堤的稳定性分析 4.6 路基边坡抗震稳定性分析路基边坡抗震稳定性分析 本章小结本章小结69浸水路堤 浸水路堤是指受到季节性或长期浸水的沿河路堤、河滩路堤等。河滩路堤除承受普通路堤所承受的外力及自重力外，还要承受浮力及渗透动水压力的作用。浸水路堤的水的浸润曲线 由于土体内渗水速度远慢于河水，因此

37、，当堤外水位升高时，堤内水位的比降曲线（即浸润线）成凹形，当堤外水位下降时，堤内水位的比降曲线成凸形。一、浸水路堤及水的浸润曲线一、浸水路堤及水的浸润曲线涨潮涨潮落潮落潮水流曲线水流曲线双侧渗水路堤水位变化示意图双侧渗水路堤水位变化示意图单侧渗水路堤水位变化示意图单侧渗水路堤水位变化示意图4.5 4.5 浸水路堤的稳定性分析70 水位急速上升时水位急速上升时，浸水路堤的浸润曲线下凹，土体除承受竖向，浸水路堤的浸润曲线下凹，土体除承受竖向的向上浮力外，还承受渗透动水压力的作用，作用方向指向土体的向上浮力外，还承受渗透动水压力的作用，作用方向指向土体内部，有利于土体稳定，经过一定时间的渗透，土体内

38、水位趋于内部，有利于土体稳定，经过一定时间的渗透，土体内水位趋于平衡，不再存在渗透动水压力。平衡，不再存在渗透动水压力。 水位骤然下降时水位骤然下降时，浸水路堤的浸润曲线上凸，渗透动水压力的，浸水路堤的浸润曲线上凸，渗透动水压力的作用方向指向土体外，这将剧烈破坏路堤边坡的稳定性，并可能作用方向指向土体外，这将剧烈破坏路堤边坡的稳定性，并可能产生边坡凸起和滑坡，不利于土体稳定，但经过一定时间的渗透，产生边坡凸起和滑坡，不利于土体稳定，但经过一定时间的渗透，土体内水位也会趋于平衡，不再存在渗透动水压力。土体内水位也会趋于平衡，不再存在渗透动水压力。 浸水路堤边坡稳定的浸水路堤边坡稳定的最不利情况最

39、不利情况一般发生在一般发生在最高洪水水位骤然降最高洪水水位骤然降落的时候落的时候，此时渗透动水压力指向路基体外。，此时渗透动水压力指向路基体外。二、渗透动水压力对浸水路堤的作用二、渗透动水压力对浸水路堤的作用4.54.5浸水路堤的稳定性分析71 1 1）浸水路堤的受力浸水路堤的受力: :自重、行车荷载、浮力自重、行车荷载、浮力 渗透动水压力。渗透动水压力。 2 2）浸水路堤的不利时刻浸水路堤的不利时刻：涨水？、落水？。涨水？、落水？。 3 3）土的渗透性：）土的渗透性：由于土中含有空隙，在水位变化过程中伴有土由于土中含有空隙，在水位变化过程中伴有土中含水量的变化。中含水量的变化。 对砂性土渗透

40、性好，动水压力较小；对砂性土渗透性好，动水压力较小； 对黏性土渗透性不好，动水压力也不大；对黏性土渗透性不好，动水压力也不大； 对亚砂土、亚黏土具有一定的渗透性，动水对亚砂土、亚黏土具有一定的渗透性，动水 压力较大，边坡容易失稳。压力较大，边坡容易失稳。三、渗透动水压力对浸水路堤的作用三、渗透动水压力对浸水路堤的作用4.5 4.5 浸水路堤的稳定性分析724.54.5浸水路堤的稳定性分析 4 4）动水压力的计算）动水压力的计算 DI B 0 D作用于浸润线以下土体重心的渗透动水压力，作用于浸润线以下土体重心的渗透动水压力，kN/m；I渗流水力坡降（取用浸润曲线的平均坡降）；渗流水力坡降（取用浸

41、润曲线的平均坡降）；B浸润曲线与滑动弧之间的面积，浸润曲线与滑动弧之间的面积，m2； 0水的容重，水的容重，kN/m373u四、渗水路堤的边坡稳定性计算方法四、渗水路堤的边坡稳定性计算方法 基本点：基本点： 适当改变填料的内摩擦角，利用非浸水时的常用方法，适当改变填料的内摩擦角，利用非浸水时的常用方法，进行浸水时的路堤稳定性计算。进行浸水时的路堤稳定性计算。 （只适用于全浸水路堤）（只适用于全浸水路堤）1 1）假想摩擦角法）假想摩擦角法tantanQQBB4.54.5浸水路堤的稳定性分析744.54.5浸水路堤的稳定性分析 基本假点：基本假点： 假想用水的浮力作用假想用水的浮力作用间接抵消间接

42、抵消动水压力动水压力对边坡的影响，即在计算抗滑力矩中，用对边坡的影响，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力矩没有减小，用以抵偿动水压力的不利影响。影响。2 2）悬浮法）悬浮法扣除浮力扣除浮力悬浮法计算图式：悬浮法计算图式：1-1-滑动面；滑动面；2-2-降水曲面降水曲面753 3）条分法）条分法非浸水路堤的条分法基本相非浸水路堤的条分法基本相同。同。干燥干燥 浸水两部分浸水两部分浸水路堤的边坡稳定系数：浸水路堤的边坡稳定系数：(

43、 / )ixx iiN fc lKTD d R4.54.5浸水路堤的稳定性分析764.54.5浸水路堤的稳定性分析 五、措施五、措施 通过调查,充分预估浪高、洪水位； 放缓边坡； 设置护坡道； 设置导流结构物。77第四章 路基边坡稳定性设计 本章前言本章前言 4.1 概述概述 4.2 直线滑动面的边坡稳定性分析直线滑动面的边坡稳定性分析 4.3 曲线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析 4.4 软土地基的路基稳定性分析软土地基的路基稳定性分析 4.5 浸水路堤的稳定性分析浸水路堤的稳定性分析 4.6 路基边坡抗震稳定性分析路基边坡抗震稳定性分析 本章小结本章小结784.6 4.6 路基边坡抗震稳定性分析路基边坡抗震稳定性分析课堂自学内容课堂自学内容 结合以下三个问题进行自学：结合以下三个问题进行自学：1、什么情况下要考虑地震的影响？、什么情况下要考虑地震的影响？2、如何考虑地震水平力？、如何考虑地震水平力？3、边坡抗震稳定性计算公式和一般计算公式有何区别？、边坡抗震稳定性