路基路面工程 第八版 课件03路基设计-演讲版-16：9

《路基路面工程》

PavementEngineering国家精品课程东南大学

道路与铁道工程

国家重点学科HighwayandRailwayEngineering,NationalKeyDiscipline21:38爱课程网址/sCourse/course_2658.html中国大学MOOC网址/course/SEU-1001753401第三章路基设计21:38主要内容第一节

路基概念及构造第二节

路基的主要病害类型及原因第三节路基横断面设计第四节

路基边坡稳定性分析第五节路基变形分析与检测第六节特殊路基设计21:38SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第一节路基概念及构造核心内容路基基本概念路基的类型和构造路基附属设施21:38第一节【1、路基基本概念】1）路基（广义Substructure）的基本概念路基指的是按照路线设计位置和一定技术要求修筑的作为铁路和公路基础的带状构造物。公路路基一般是用土或石料修筑成的带状结构物；从材料上分，路基可分为土质路基、石质路基、土石混合路基三种。21:38第一节【1、路基基本概念】1）路基（广义Substructure）的基本概念高于原地面高程的填方路基称为路堤（EmbankmentorFiller）。低于原地面的挖方路基称为路堑（Cut）。路基承受行车荷载和路面自重的作用，深度在路基顶面0-80(或0-120)cm范围称为路床，其中0-30cm称为上路床；30-80(或120)cm称为下路床。0.8-1.5(或1.2-1.9)m称为上路堤，其下称为下路堤。坚固稳定的路基是路面强度与稳定性的重要保证。21:38第一节【1、路基基本概念】2）一般路基的概念通常是指在良好的地质与水文条件下，填方高度（1.5m<h<20m）或挖方深度（土质<20m、岩质<30m）的路基，它可结合当地地形、地质直接选用典型断面或设计规定而不需进行特别论证与验算。21:381）路基横断面的典型形式，

可归纳为路堤Embankment、路堑Cut和填挖结合Cut-filler三种类型

路堤(Embankment)路堑(Cut)填挖结合路基

(CutandFiller)第一节【2、路基的类型与构造】21:38◆2）路堤的类型路堤的分类1）路堤按填高，有：

低路堤（填土高度小于工作区深度）

高路堤（H>20m）

一般路堤（H=1.5m~20m）2）路堤按所处条件和加固类型，有：沿河路堤

陡坡路堤（修筑在地面坡度陡于1:2.5地段的路基）

护脚路堤

挖沟填筑路堤

等第一节【2、路基的类型与构造】21:38第一节【2、路基的类型与构造】（a）低路堤（b）一般路堤（c）浸水路堤（d）护脚路堤（e）挖沟填筑路堤路堤断面形式路堤（embankment）

在天然地面上用土或石填筑的具有一定密实度的线路建筑物。路堤结构：路基填料的选择与密实度控制在路基设计、施工中最为重要。◆3）路堤的断面形式第一节【2、路基的类型与构造】4）一般路堤和低路堤的构造要求：1）满足最小填土高度要求；2）因工作区可能涉及到天然地面，除填方路堤须满足施工要求外，天然地基必须压实，必要时须换土或进行加固；3）对平原区可结合道路两侧排水沟设计，取土填筑路基，在路基侧可能需设置护坡道；4）对地面纵、横坡较陡处必须挖台阶再填筑，从而保证路基不沿坡向滑动；5）必要时可设置石砌护脚进行路基防护。21:38SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第一节【2、路基的类型与构造】5）高路堤及浸水路堤的构造要求：①必须进行个别设计；②边坡可采用上陡下缓的折线形式或台阶形式；③边坡表面须采取适当的防护或加固措施。21:38第一节【2、路基的类型与构造】（a）全挖路堑（b）台口式路堑（c）半山洞路堑路堑断面形式路堑

cut：是指全部在原地面开挖而成的路基或低于原地面的挖方路基。深路堑：土质挖方边坡大于20m或岩质挖方边坡大于30m的路堑危害：破坏了厚地层的天然平衡状态，不利于排水，通风；◆6）路堑的类型21:387）路堑的构造要求①边坡可设置为直线或折线；②边坡坡脚处须设置边沟；③路堑上方应设置截水沟；④坡面易风化时须采取防护措施，并设碎落台；⑤挖方路基下天然地基必须人工压实，必要时应翻挖重填、换土或进行加固处理。第一节【2、路基的类型与构造】21:38第一节【2、路基的类型与构造】填挖结合路基断面形式（a）一般填挖路基（b）矮挡土墙路基（c）护肩路基（d）

（e）砌石路基（f）挡土墙路基（g）半山桥路基◆8）填挖结合路基类型【cutandfillersubstructuretypes】

指的是在一个横断面内，部分为路堤、部分为路堑的路基。

21:389）填挖结合路基的基本要求【cutandfiller】①应满足路堤和路堑的要求；②压缩用地宽度及减小填方量时，可在填方侧设护坡或护墙，也可设置护肩墙或路堤墙，特殊时可设半山桥路基。第一节【2、路基的类型与构造】21:38第一节【2、路基的类型与构造】讨论：低路堤有什么特点？如何合理使用低路堤？山区公路美国公路一般采用什么路基？段尾视频21:38借方与弃方不可避免，若能结合不同标段进行协调处理，则不仅可以降低工程造价，还可以维护自然平衡，但须进行调配安排及合理计算运费。平坦地区用土量少时可沿路两侧抽沟取土，结合路基排水及农田灌溉安排，但对于堤顶至坑底高差大及软弱地基区域，取土坑易远离路基坡脚，并进行坑设计。废方能利用应尽量加以利用，实在需堆弃也应尽量不影响路基，做好相关设计，尤其应控制废方的数量。◆1）取土坑与弃土堆第一节【3、路基附属设施】21:38第一节【3、路基附属设施】1）取土坑与弃土堆21:38

护坡道有利于降低边坡平均坡度、保护边坡稳定，软土地段还有助于路基沉降均匀及路基整体稳定。但护坡道设置涉及到土地占用及工程经济，应兼顾好稳定与经济合理性。

碎落台设于挖方边坡坡脚处，保护边沟不被碎落的土石块堵塞，也可同时兼起护坡道作用。◆2）护坡道与碎落台第一节【3、路基附属设施】21:38错车道一般用于单车道公路会车或紧急避让之用，可每隔200~500m设置一处，长度不小于20m，前后各有10m的出入过渡段。单车道的路基宽度一般为4.5m，而错车道地段的路基宽度一般为6.5m，必须在路基设计时加以考虑。◆3）堆料坪与错车道第一节【3、路基附属设施】21:38急流槽是路面排水采取集中排泄方式时的必须设施，一般与消力池进行综合设计考虑。急流槽是指坡度大于临界坡度的人工沟槽。消力池、急流槽的过水断面必须加以计算，应进行其稳定性设置。◆4）急流槽与消力池第一节【3、路基附属设施】消力池急流槽节尾第二节路基的主要病害类型及原因核心内容路基沉陷路基边坡坍方路基沿坡面滑动其他病害路基病害防治原则21:38第二节【1、路基沉陷】指路基在垂直方向产生较大的沉落。由1）路基本身的压缩沉降；2）天然地面承载力不足引起的沉陷。a)b)路基沉陷（a.路基沉陷;b.路基沉缩;c.土基沉陷）c)21:38第二节【2、路基边坡坍方（失稳）】路基、堤坝和河岸等边坡或山坡的坍塌现象。

主要在降雨、地震等条件下出现的边坡失稳现象。路基冲塌录像路基冲塌录像21:38一般为纵向破坏山体滑坡边坡损坏第二节【2、路基边坡坍方（失稳）】21:38第二节【3、路基沿坡面滑动】路基沿坡面整体或局部的沿原地面向下移动。台湾地震后的边坡滑动21:38第二节【4、其他病害】

原因：一般是冻敏土在水和低温温差的影响下形成毛细现象积聚冰棱所致，这种现象发生于季节性冰冻地区，当温度在零摄氏度以下反复变化时，由于负温度的坡差影响会将路基内的水分以毛细吸管的形式积聚到上部冻结隆起，从而使路基隆起和路面开裂，发生冻胀；而到了春融季节，路基上层土首先化冻，水分无法排出或下渗，这时在行车作用下泥浆就会沿路面裂逢冒出，形成翻浆。热棒

通风管路基

21:38（1）翻浆（1）翻浆第二节【4、其他病害】21:38第二节【4、其他病害】裂缝：基础处理不当而造成砌体产生沉陷或施工处理与养护不当而使砌体产生过度收缩或膨胀等都会引起砌体的裂缝。断裂、倾斜或鼓肚：一般是由于砌体后土的侧向压力增大或基础的不均匀沉陷所致，多由水的作用或冰冻作用而引起。沉陷：由于基础土质松软或压实不足所致。（2）挡土墙破坏21:38（3）泥石流引起的路基滑塌（4）岩溶引起的路基沉陷（5）地震引起的路基滑动第二节【4、其他病害】21:38第二节【5、路基病害的防治】（1）不良工程地质和水文地质条件地质构造、岩层走向、土质、地下水位等（2）不利的水文和气候因素降雨、洪水、干旱等（3）设计不合理边坡坡度、填高、排水、加固防护等（4）施工不合理填筑顺序、压实、爆破等◆路基破坏原因分析21:38◆路基病害的工程防治路肩的养护

边坡的养护

排水设施的养护

挡土墙和护坡的养护

路基翻浆的养护

软土地区养护第二节【5、路基病害的防治】节尾21:38第三节路基横断面设计核心内容路基宽度路基高度路基的边坡坡率21:38（1）路基宽度的概念：

路基宽度为行车道、路肩、中间带、变速车道、爬坡车道等宽度之和，一般可理解为土路肩外边缘之间的距离。（2）路基宽度的确定原则

须考虑占用土地及生态问题，应尽可能少占农田、考虑填挖平衡以减少取土开挖、防止水土流失以维护生态平衡。第三节【1、路基宽度】JTGB01的规定21:38第三节【1、路基宽度】b)二、三、四级公路a)高速公路、一级公路21:38第三节【1、路基宽度】c）城市道路第三节【1、路基宽度】（3）技术标准（新标准）－规定了各部分要求，然后总和。左侧路缘带车道宽度路肩宽度第三节【1、路基宽度】（3）技术标准-（旧标准给出了路基宽度一般值和最小值总和）21:38第三节【1、路基宽度】路面结构面层基层底基层上路床下路床上路堤下路堤ab讨论：路基宽度？a？b？

哪一个是路基宽度？路基横断面示意图（顶面宽度b包含路肩等）路肩路肩21:38路基Subgrade路面Pavement（1）路基高度：是指路堤的填筑高度或路堑的开挖深度，一般为路基设计高程与原地面(中心线)高程之差；由于原地面不平整，因此还有边坡高度。

（2）路基高度的确定：路基高度结合公路路线纵断面、排水及防护措施确定，同时与路基临界高度结合；应使路肩边缘高出地面积水，并考虑地面水、地下水、毛细水和冰冻作用对路基强度、耐久性和稳定性的影响。

高路堤及深路堑的判别标准以边坡高度为依据；

沿河及受水浸淹路基的高度应大于：设计洪水位+壅水高度+波浪侵袭高度+0.5m。当路基高度不符合规定时，可采取降低水位、设置毛细水隔断层等措施。

第三节【2、路基高度】21:38第三节【2、路基高度】（3）路基设计高程

①新建公路的路基设计高程：高速公路和一级公路采用中央分隔带的外侧边缘标高；二、三、四级公路宜采用路基边缘标高，在设置超高、加宽地段为设超高、加宽前该处边缘标高。

②改建公路的路基设计高程：一般按新建公路的规定执行，也可视具体情况而采用中央分隔带中线或行车道中线高程。③问：应该称为路面高程，为什么称为路基设计高程？第三节【2、路基高度】（4）沿河路基高度要求沿河及受水浸淹的路基，其高度应根据技术标准所规定的设计洪水频率，求得设计水位，再增加0.5m的余量。

路基设计洪水频率21:38第三节【2、路基高度】讨论：路基高度？a?b?c?,有路拱又怎么办？路面结构面层基层底基层上路床下路床上路堤下路堤abc▽▽路基横断面示意图（路面顶面包含路肩等）21:38▽（1）路基边率概念：用边坡高度与边坡宽度之比H:b的形式表示，并取H=1计算为1:m（路堤）或1:n（路堑）的形式表示边坡坡率。边坡坡率的大小，取决于边坡的土质、岩石的性质及水文地质条件等自然因素、排水防护设施、施工方法和边坡的高度。

路基边坡坡率的大小直接影响路基的整体稳定性及土石方量和施工难易程度；一般路基的边坡坡率应通过设计验算确定，也可根据多年工程实践经验和设计规范推荐的数值进行采用；第三节【3、路基边坡坡率】路基边坡坡度示意图a)路堑；b)路堤21:38（3）常用的路堤边坡坡率：

1）一般路堤边坡坡率：1：1.51：1.3巨粒土1：1.751：1.5粗粒土1：1.751：1.5细粒土

下部（H≤12m）上部（H≤8m）边坡坡率填料类别路堤边坡坡率路基边坡坡率示意图第三节【3、路基边坡坡率】21:382）高路堤及沿河浸水路堤：单独设计3）填石路堤：用大于25cm不易风化的石块砌筑，

坡度可用1:1；4）陡坡填方可采用砌石护墙：顶宽0.8m，基底以1:5向内斜，H=2~15m；1：0.751：0.6≤1531：0.671：0.5≤1021：0.51：0.3≤51外坡坡度内坡坡度高度（m）序号砌石边坡坡率5）地震地区边坡高度极限值3m6m粗粒土（细砂、极细砂除外）10m15m岩块和细粒土（粉性土和有机质土除外）98基本烈度填料路堤高坡高度限制（m)第三节【3、路基边坡坡率】21:38（4）常用的路堑边坡坡率：

1）路堑边坡设计时应考虑地貌、地质构造上的整体稳定性，不良情况时应使路线避绕，稳定的地质也应考虑开挖后能否造成坡面减少支承而引起失稳；2）土质路堑边坡坡率：1：1中密1：0.75胶结和密实卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土1：1.5中密以上的中砂、粗砂、砾砂1：1粘土、粉质粘土、塑性指数大于3的粉土边坡坡率土的类别土质挖方边坡坡率细粒土密实度很高，粗颗粒之间呈弱胶结，试坑用镐开挖很困难，天然坡面可以陡立胶结试坑坑壁稳定，开挖困难，土块用手使力才能破碎，从坑壁取出大颗粒处能保持凹面形状密实天然坡面不易陡立，试坑坑壁有掉块现象，部分需用镐开挖中密铁锨很容易铲入土中，试坑坑壁容易坍塌较松试坑开挖情况分级土的密实程度划分表第三节【3、路基边坡坡率】21:383）岩石路堑边坡坡率边坡岩体类型风化程度边坡坡率H<15m15m≤H<30mⅠ类未风化、微风化1：0.1～1：0.31：0.1～1：0.3弱风化1：0.1～1：0.31：0.3～1：0.5Ⅱ类未风化、微风化1：0.1～1：0.31：0.3～1：0.5弱风化1：0.3～1：0.51：0.5～1：0.75Ⅲ类未风化、微风化1：0.3～1：0.5弱风化1：0.5～1：0.75Ⅳ类弱风化1：0.5～1：1强风化1：0.75～1：1岩石挖方边坡坡率第三节【3、路基边坡坡率】21:384）H≥10m时地震地区岩石路堑边坡坡率岩石种类基本烈度89风化岩石1:0.6~1:1.51:0.75~1:1.5一般岩石1:0.1~1:0.51:0.2~1:0.6坚

石1:0.1~直立1:0.1~直立第三节【3、路基边坡坡率】汶川地震节尾21:38第四节路基边坡稳定性分析核心内容概述直线滑动面的边坡稳定性分析折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软土地基的路基稳定性分析浸水路堤的稳定性分析路基边坡抗震稳定性分析路基稳定性分析方法选择与参数确定21:381、边坡种类：天然边坡、人工边坡。边坡：具有倾斜坡面的岩土体。土坡：具有倾斜坡面的土体。第四节【1、概述】21:38天然边坡：江、河、湖、海岸坡山、岭、丘、岗、天然坡第四节【1、概述】21:38人工边坡：挖方：沟、渠、坑、池填方：堤、坝、路基、堆料露天矿第四节【1、概述】小浪底土石坝21:382、什么是滑坡?

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。土坡滑坡前征兆：坡顶下沉并出现裂缝，坡脚隆起。第四节【1、概述】21:38第四节【1、概述】21:382、什么是滑坡?

第四节【1、概述】-内部原因（1）土质：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，使原来的强度降低很多。（2）土层结构：如在斜坡上堆有较厚的土层，特别是当下伏土层(或岩层)不透水时，容易在交界上发生滑动。（3）边坡形状：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，当土坡不高时尚可直立，但随时间和气候的变化，也会逐渐塌落。◆3、路基失稳的原因：21:38第四节【1、概述】-外部原因（1）降水或地下水的作用：持续的降雨或地下水渗入土层中，使土中含水率增高，土中易溶盐溶解，土质变软，强度降低；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因，采用相应的排水措施。（2）振动的作用：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；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。（3）人为影响：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；在斜坡上建房或堆放重物时，都可引起斜坡变形破坏。◆3、路基失稳的原因：21:38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。具体原因：（1）滑面上的剪应力增加；（2）滑面上的抗剪强度减小。◆3、路基失稳的原因：第四节【1、概述】21:38第四节【1、概述】实例分析：水泥稳定粒料表面出现纵向开裂，开挖后发现路基没有开裂21:38第四节【1、概述】（1）稳定系数K稳定系数Κ是抗滑力R除以下滑力T：（2）稳定系数K的要求Κ=1时，表示下滑力与抗滑力相等，边坡处于极限平衡状态；Κ<1时，边坡不稳定；Κ>1时，边坡稳定。工程上一般规定采用Κ≥1.15~1.45为路基边坡稳定性分析的界限值。21:38汽车荷载的当量换算◆（3）边坡稳定性分析的计算参数第四节【1、概述】21:38行车荷载对较高路基边坡的稳定性影响较小,换算高度可以近似分布于路基全宽上,以简化滑动体的重力计算。第四节【1、概述】（4）参数选用直线曲线折线工程地质法（比拟法）力学分析法图解法◆（5）土坡稳定性分析方法分类1）按失稳土体的滑动面特征划分：2）稳定性分析计算方法：第四节【1、概述】节尾21:38

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。直线滑动面示意图a)高路堤b)深路堤c)陡坡路堤BDA1:ma)1:nABDb)ADc)◆1、直线法的适用范围第四节【2、直线滑动面的边坡稳定性分析】21:38第四节【2、直线滑动面的边坡稳定性分析】◆2、试算法式中：ω——滑动面的倾角；

f——摩擦系数，f=tanφ；

L——滑动面的长度；

N——滑动面的法向分力；

T——滑动面的切向分力；

c——滑动面上的粘结力；

Q——滑动体的重力。方法：假定ω，计算K与ω的关系。21:38◆3、解析法边坡稳定系数最小值：式中：第四节【2、直线滑动面的边坡稳定性分析】跳过最小系数的推导过程第四节【3、折线滑动面的边坡稳定性分析】1、折线滑动面-剩余下滑力法的基本原理与假定基本原理：当滑动面为基底的多个坡度的折线倾斜面时，可按折线滑动面考虑，将滑动面上土体按折线段划分成若干条块，自上而下分别计算各土体的剩余下滑力，根据最后一块土体的剩余下滑力的正负值确定整个路堤的整体稳定性。基本假定：（1）危险滑动面的位置、形状已知，由一组倾角已知的线段构成；（2）沿折线折点将滑动土体划分出的各个土条具有竖直边界；（3）当前i-1个土条的总体抗滑力不足时，第i土条与i-1土条的竖直边界上受到i-1土条传递来的剩余下滑力Ei-1，作用方向与水平线夹角为αi-1，倾斜向下，如果前i-1个土条的总体抗滑力足够，则Ei-1=0。21:382、折线滑动面-剩余下滑力一般公式第四节【3、折线滑动面的边坡稳定性分析】界面抗力平衡条件21:38界面抗力都要计算剩余下滑力2、折线滑动面-剩余下滑力一般公式由3-12（1）式得到由3-12（2）式得到再将抗力计算式3-13的抗力Ri代入上式，得到：再将Ni代入上式：21:38剩余下滑力一般公式第四节【3、折线滑动面的边坡稳定性分析】第四节【3、折线滑动面的边坡稳定性分析】3、不平衡推力法当路堤填筑在斜坡地基上，应采用不平衡推力法。考虑安全系数，将3-12中抗滑力Ri除以K，再重新推导，可得不平衡推力法:21:38K的取值要求SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第四节【3、折线滑动面的边坡稳定性分析】4、不平衡推力法的稳定系数K取值要求21:385、传递系数法当路堑边坡覆土层与基岩间有软弱层，覆土层滑动失稳；滑坡地段的路基稳定性验算采用传递系数法。先列出平衡方程如式3-12。再用代替（将下滑力项乘以K），重新推导，可得传递系数法公式:第四节【3、折线滑动面的边坡稳定性分析】SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第四节【3、折线滑动面的边坡稳定性分析】6、传递系数法的稳定系数K取值要求节尾21:38

③均质粘性土：光滑曲面（圆柱面/圆弧）②非均质的多层土或含软弱夹层的土坡:复合滑动面1、概述1）滑动面的形状①无粘性土:平面第四节【4、曲线滑动面的边坡稳定性分析】第四节【4、曲线滑动面的边坡稳定性分析】1、概述2）基本假定①不考虑滑动土体本身内应力分布；②认为平衡状态只在滑动面上达到，滑动时成整体下滑；③最危险的破裂面位置通过试算确定。第四节【4、曲线滑动面的边坡稳定性分析】1、概述3）简化假定①圆弧滑动面假定及其圆心的辅助线法；②条分法简化；③刚体假定；④确定性分析方法。②适用于圆弧滑动面。虽然土的粘力使边坡滑动面多呈现曲面。①适用于粘土。土的抗力以粘聚力为主，内摩擦力力较小。边坡破坏时，破裂面近似圆柱形。第四节【4、曲线滑动面的边坡稳定性分析】◆1、概述◆

4）适用范围21:381）4.5H法计算之前需要先用圆心辅助线法确定滑动圆弧的圆心位置。--4.5H法◆2、圆弧滑动条分法的圆心确定第四节【4、曲线滑动面的边坡稳定性分析】（a）4.5H法

示意图第四节【4、曲线滑动面的边坡稳定性分析】2、圆弧滑动条分法的圆心确定2）β1和β2

的确定第四节【4、曲线滑动面的边坡稳定性分析】2、圆弧滑动条分法的圆心确定3）其他辅助方法和36°线法第四节【4、曲线滑动面的边坡稳定性分析】2、圆弧滑动条分法的圆心确定4）新的方法随机搜索法有限元法第四节【4、曲线滑动面的边坡稳定性分析】3、基于条分的极限平衡法原理极限平衡法是岩土力学中，依据一定的屈服标准（如：剪切破坏理论）和关联流动法则（塑性变形），分析岩土材料稳定性极限状态的一类分析方法。圆弧滑动极限平衡法指在给定圆弧滑动面后，以条分滑动土体为基础，通过分析滑动土体的刚体力与力矩平衡，以库伦强度理论为基础，检验滑动面上抗滑力（矩）与滑动力（矩）间关系的分析方法。

21:38第四节【4、曲线滑动面的边坡稳定性分析】3、基于条分的极限平衡法原理1）条分后土条i上的作用力（1）土体自身重力Wi与荷载相关力，水平作用力Qi（地震力）

（2）相邻土条及滑动面上的作用力：水平方向两侧土条作用力Ei和Ei+1；竖直方向作用力Xi和Xi+1；滑动面支持力Ni（垂直于i土条底部滑动面中点的切线）Ni大小有关的抗滑力Ti（=Nitanφ，φ为滑动面土条的内摩擦角。（3）未知数大于方程（力及弯矩）数属于超静定问题，需要简化。21:38第四节【4、曲线滑动面的边坡稳定性分析】3、基于条分的极限平衡法原理2）条分后土条i上的作用力基本要求（符合力多边形）

21:38第四节【4、曲线滑动面的边坡稳定性分析】3、基于条分的极限平衡法原理3）条分法的种类（1）瑞典法：不考虑条间合力的相互作用，也就是不考虑两侧土条上合力的力矩；（2）毕肖普法（Bishop）：简化毕肖普法则假定所有Xi=0，不考虑Ei的力矩作用；（3）斯宾塞（Spencer）法；摩根斯坦—普赖斯法

(Morgenstem—Price）；沙尔玛法（Sarma）：假定Xi与Ei的交角或土条间力合力的方向；（4）简布(Janbu）：假定条间力合力的作用点位置，由此提出普遍条分法。21:381）假设圆弧滑动面已知，由此确定圆心和半径；2）把滑动土体分成若干条（条分法）；3）建立土条的静力平衡方程求解(取单位厚度计算）。Wi第四节【4、曲线滑动面的边坡稳定性分析】◆4、瑞典圆弧滑动法假设（WolmarFellenius法）①假设土条间的合力平行于滑动面，并且相等，可以不考虑条间力的相互作用；②将土条重力分解为平行与垂直土条

底面的方向。平行垂直两个力第四节【4、曲线滑动面的边坡稳定性分析】◆5、瑞典圆弧滑动法平衡公式③建立土条垂直于滑动面的静力平衡方程可得：平行方向：垂直方向：②抗滑力矩

代入第四节【4、曲线滑动面的边坡稳定性分析】6、建立力矩平衡方程④力矩平衡：①滑动力矩

因7

条

分

法

计

算

步

骤圆心O，半径R分条编号列表计算

Wibi

i变化圆心O和半径RFs最小ENDAORCaiBn

i

321跳过条分法算例21:38bi第四节【4、曲线滑动面的边坡稳定性分析】◆8、简化的Bishop法（1955）因第四节【4、曲线滑动面的边坡稳定性分析】①建立土条侧面力平衡方程，土条i：假定1）：

SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科且假定2）：忽略成对条间力（Ei和Ei+1）产生的力矩②建立滑动体整体力矩平衡方程：

代入第四节【4、曲线滑动面的边坡稳定性分析】得到Bishop法简化式SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科通常迭代3~4次就可满足精度要求③迭代法求Ks假定K＝1.0计算mθiK′K′是否K′=K第四节【4、曲线滑动面的边坡稳定性分析】BISHOP算例第四节【4、曲线滑动面的边坡稳定性分析】④几种稳定性验算方法的比较节尾21:38第四节【5、软土地基的路基稳定性分析】软土特点是细粒土组成的空隙比大（e

1）、天然含水率高（w>wL,大于30～50%）、压缩性高（a1-2>0.5Mpa-1）、强度低（Cu<30Kpa）和具有灵敏结构性的土层。

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，线路不可避免要穿越软土区；21:38软土分类：

河海沉积

湖泊沉积

江滩沉积沼泽沉积◆软土分布：沿海地区、内陆湖泊和河流谷地分布着大量淤泥、淤泥质粘土等软土。软土地段高填方路基第四节【5、软土地基的路基稳定性分析】21:38第四节【5、软土地基的路基稳定性分析】主要病害在软土地基上修建高速公路会遇到

路基不稳定；

沉降过大；

不均匀沉降等问题出现桥头跳车。且工程性质恶劣，尤其在振动荷载的作用下，易产生侧向滑移及蠕变，对路基、构筑物的影响较大。

21:38（1）临界高度指天然路基状态下，不采取任何加固措施，所容许的路基最大填土高度。（2）计算公式◆1、临界高度的计算1）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；

γ——填土的容重；

Nw——稳定因数，其值与路堤坡角及深度因素λ=（d+H）/H有关。如后图第四节【5、软土地基的路基稳定性分析】21:38临界高度的计算λ=(d+H)/H试算法确定路基临界高度21:38d=软土深度H=路基高度第四节【5、软土地基的路基稳定性分析】第四节【5、软土地基的路基稳定性分析】21:38◆2、路基稳定性的计算方法（1）规范规定：（2）改进的总强度法-地基抗剪强度用十字板快剪或直接快剪

(天然土：十字板快剪强度或采用静力触探

路堤填土：直接快剪)

表征稳定性的安全系数为：◆2、路基稳定性的计算方法21:38K第四节【5、软土地基的路基稳定性分析】（2）改进的总强度法-mi的取值◆2、路基稳定性的计算方法21:38地基土层强度增长系数第四节【5、软土地基的路基稳定性分析】（3）有效固结应力法-考虑固结度、固结快剪

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。21:38◆2、路基稳定性的计算方法K第四节【5、软土地基的路基稳定性分析】（4）简化毕肖普法21:38◆2、路基稳定性的计算方法KK第四节【5、软土地基的路基稳定性分析】3、主要措施

薄层软土—原则上清除换土

厚层软土----

稳定分析,达到要求;加固措施;采用其他结构物-修筑桥梁21:38第四节【5、软土地基的路基稳定性分析】第四节【5、软土地基的路基稳定性分析】4、保证路基稳定性的软土地基处理要求在进行软土地区路基设计时必须特别重视路基稳定性分析，并在路基施工中和施工后进行变形观测，以控制施工期软土地基稳定性及工后沉降等指标。设计进行稳定性验算与沉降分析21:3821:38节尾LastPicture第四节【5、软土地基的路基稳定性分析】第四节【6、浸水路堤的稳定性分析】21:38浸水路堤浸水路堤指路堤一侧或两侧长期或短期(季节性)浸水的路堤。浸水路堤除具有与一般路堤的荷载及气候等相同的影响外，还要受水位变化(浮力、动水压力)和水流及波浪的冲击作用，有时还会遇到管涌和软弱基底的问题。（1）浸水路堤类型滨河路堤、河滩路堤、水库路堤、海滩路堤、河塘路堤和积水洼地上的路堤等。（2）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，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。◆1、浸水路堤及水的浸润曲线涨潮落潮水流曲线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第四节【6、浸水路堤的稳定性分析】21:38（1）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，土体内水位趋于平衡，不再存在渗透动水压力。（2）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，土体内水位也会趋于平衡，不再存在渗透动水压力。（3）浸水路堤边坡稳定的最不利情况一般发生在最高洪水水位骤然降落的时候，此时渗透动水压力指向路基体外。◆2、渗透动水压力对浸水路堤的作用第四节【6、浸水路堤的稳定性分析】21:38（1）浸水路堤的受力:自重、行车荷载、浮力渗透动水压力。（2）渗透动水压力：由于土中含有空隙，在水位变化过程中伴有土中含水率的变化。（3）渗透动水压力影响因素

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。◆3、渗透动水压力对浸水路堤的作用第四节【6、浸水路堤的稳定性分析】21:38第四节【6、浸水路堤的稳定性分析】（4）动水压力的计算

D＝I

B

0

D——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）；

ΩB——浸润曲线与滑动弧之间的面积，m2；

0——水的重度，kN/m321:384、渗水路堤的边坡稳定性计算方法基本过程：

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。（只适用于全浸水路堤）（1）假想摩擦角法第四节【6、浸水路堤的稳定性分析】21:38第四节【6、浸水路堤的稳定性分析】基本假设：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。（2）悬浮法21:38扣除浮力（3）条分法

非浸水路堤的条分法基本相同。只要求分：干燥浸水两部分

浸水路堤的边坡稳定系数：第四节【6、浸水路堤的稳定性分析】21:38第四节【6、浸水路堤的稳定性分析】（4）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。节尾21:38第四节【7、路基边坡抗震稳定性分析】地震(Earthquake)是地壳快速释放能量过程中造成的振动，期间会产生地震波的一种自然现象。地震原因:地球上板块与板块之间相互挤压、碰撞，造成板块边沿及板块内部产生错动和破裂。21:38地震的危害

软弱地基沉陷；

液化；

挡土墙等结构物破坏；

边坡路基失稳等桥梁断落铁轨变形要求：对一定地震烈度、一定路基高度的路基要进行地震验算。第四节【7、路基边坡抗震稳定性分析】21:38第四节【7、路基边坡抗震稳定性分析】路基沿坡面整体或局部的沿原地面向下移动。21:38台湾地震后的边坡滑动第四节【7、路基边坡抗震稳定性分析】路基沿坡面整体或局部的沿原地面向下移动。21:38第四节【7、路基边坡抗震稳定性分析】（1）路基抗震稳定性验算范21:38第四节【7、路基边坡抗震稳定性分析】（2）路基边坡抗震稳定性验算规定公路路基抗震稳定性验算一般采用静力法（仅增加地震力的静力分析）设计基本地震动峰值加速度大于或等于0.2g地区的高速公路、一级公路，挖方超过20m路堑，填方超过15m路堤，处于滑坡地段的路基，一般要进行路基抗震稳定性专门研究与设计。当路堤高度大于20m，且位于设计基本地震动峰值加速度大于或等于0.2g地区时，路基抗震稳定性验算应考虑垂直路线走向的水平地震作用和竖向地震作用，其余情况只考虑垂直路线走向的水平地震作用。21:38第四节【7、路基边坡抗震稳定性分析】（3）地震力的计算第四节【7、路基边坡抗震稳定性分析】（4）路基边坡抗震稳定系数计算i21:38第四节【7、路基边坡抗震稳定性分析】（5）增加路基边坡抗震稳定性的措施选择抗震稳定性较好的碎石土、粘性土、卵石土等填料；当采用砂类土填筑时应对边坡坡面采取防护措施；沿河路堤处于浸水部分的填料宜选用渗水性土;路堤或路堑高度大于表3-20时，采取放缓边坡或加固等措施。在自然边坡大于1:1.5的稳定斜坡上修筑路堤时应在原地面开挖台阶，台阶宽度应大于2m，坡脚处应设置支挡构筑物等;在自然边坡大于1:3.0的稳定斜坡上修筑路堤时应验算路堤整体沿基底的滑动稳定性，其稳定系数应大于等于1.1。在软土地基区修筑大于6m的路堤是可采用设置反压护道或加固地基等措施。边坡高度大于10m的路堑，可考虑放缓边坡、设置支挡结构，必要时采用明洞或隧道穿越。i21:38节尾表3-20路基高度限值（m）第四节【8、路基稳定性分析方法选择与参数确定】1、公路路基设计规范验算方法（1）高路堤稳定性验算要求-简化毕肖普法第四节【8、路基稳定性分析方法选择与参数确定】（2）路基沿斜坡地基或软弱夹层滑动的分析方法-不平衡推力法21:38第四节【8、路基稳定性分析方法选择与参数确定】（3）高路堤与陡坡路堤稳定性系数要求第四节【8、路基稳定性分析方法选择与参数确定】（4）软土地基稳定性验算要求-瑞典法或毕肖普法软土地基路堤的稳定验算可采用瑞典圆弧滑动法中的有效固结应力法或改进总强度法，有条件时可采用简化Bishop法或Janbu条分法。