《路基路面工程设计》课件 3.4 直线法边坡稳定性方法

路基主体工程设计直线法边坡稳定性分析目录content边坡稳定性分析的方法边坡稳定性分析的参数0203路基边坡破坏形式01直线法——试算法直线法——解析法0405一般路基设计可套用标准横断面图，不必进行边坡论证和验算，然而对高路堤、深路堑、陡坡路堤、浸水路堤以及不良地质的路基，应进行个别分析、设计及验算，以确定安全可靠、经济合理的路基断面形式，或据以寻找相应的防护与加固措施。

0引言路基失稳现象（施工中）1路基边坡破坏形状路基失稳现象（运营期间）1路基边坡破坏形状按失稳土体的滑动面特征近似划分:（1）直线；（2）圆弧；（3）折线e（a）（b）直线滑动面（砂土、砂性土）（c）（d）圆弧滑动面（黏性土）（e）折线（复合）滑动面1路基边坡破坏形状滑动面形状工程地质法（主要用于岩石边坡）——采用类似工程地质条件下的稳定边坡值。力学分析法（主要用于土质边坡）——假定若干可能的滑动面，再按力学平衡原理，分别对若干可能的滑动面进行验算，从中找出最危险滑动面，以此来判断边坡的稳定性。对于某些比较复杂的数解方法，亦可运用图解加以简化。2边坡稳定性分析的方法基本假定：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，整体下滑；③极限平衡状态只在滑动面上达到。最危险的破裂面位置通过试算确定。破裂面位置一般只考虑破裂面通过坡脚的可能；基底有软弱层，可能过坡脚以下；折线形边坡，可能过变坡点。土的计算参数：容重γ、内摩擦角φ、粘聚力с3边坡稳定性分析的计算参数土的计算参数多层土体：分层实测后，以层厚为权重加权平均均匀土层：实测（注意取样代表性）举例：Q=550kN；双车道N=2；L=12.8+0.1+0.1（轮胎着地长度的一半）=13mB=Nb+(N-1)d+△,b=1.8m,d=1.3m,△=0.6m。3边坡稳定性分析的计算参数汽车荷载当量换算550KN12.8m折线形、台阶形边坡（广泛）——取平均值或坡顶与坡脚连线近似表达3边坡稳定性分析的计算参数边坡取值以ABD断面的单位长度土体研究，受力分析，计算稳定系数指标K如下。4直线法边坡稳定性分析——试算法Q——滑动土体ABD自重（含荷载当量土层厚度）（kN）；ω——滑动面AD对于水平面的夹角，（°）；φ——路堤填土的内摩擦角（°）；c——路堤填土的黏聚力，（kPa）L——滑动面AD的长度，（m）试算法直线滑动面上的力系示意图方法步骤：假定路堤边坡过坡脚假定3-4个可能的破裂面ωi代入公式求出Ki绘制K-

ω关系曲线图，并在图上找出Kmin及其对应的ω0用Kmin与【K】比较。【K】（安全储备）Kmin≥【K】则稳定；Kmin＜

【K】则不稳定纯净砂试算法4直线法边坡稳定性分析——试算法直线滑动面上的力系示意图K与ω的关系示意图求导，取dK/dω=0，边坡稳定系数最小值Kmin：式中：解析法5直线法边坡稳定性分析——解析法利用以上公式，我们可求得路基边坡角α确定时的最小稳定性系数值，也可在其他条件固定时，反求稳定的边坡坡率，或计算路基的限制高度。直线滑动面的计算图式例：某边坡

拟采用1：0.5边坡，试验算其稳定性。【K】=1.25BDATNQHαωω式中：解：5直线法边坡稳定性分析——解析法例：某边坡 拟采用1：0.5边坡,试验算其稳定性。【K】=1.25◆拓展1:上述已知条件不变，考虑到稳定系数偏高，试求允许边坡度。解：令K=1.25式中：解得BDATNQHαωω5直线法边坡稳定性分析——解析法例：某边坡 拟采用1：0.5边坡,试验算其稳定性。【K】=1.25式中：◆拓展2：按例1已知条件不变，试求允许的最大边坡高度。解：令K=1.25解得BDATNQHαωω5直线法边坡稳定性分析——解析法由于土工实验所得的计算参数有一定的局限性，为保证边坡有足够的安全储备，稳定性系数应大于1，但K值也不宜过大，以免工程不经济，具体取值见查表确定。补充说明工况工况特征正常工况路基投入运营后经常性或持续时间长的工况非正常工况I路基处于暴雨或连续降雨状态下的工况非正常工况II路基等遭遇地震等荷载作用的工况由于土工实验所得的计算参数有一定的局限性，为保证边坡有足够的安全储备，稳定性系数应大于1，但K值也不宜过大，以免工程不经济，具体取值见查表确定。补充说明工况工况特征正常工况正常工况工况非正常工况I暴雨或连续降雨状态下的工况1.已知：某路堤由双层土体组成。上层边坡坡率为l:1.5，土层高为8m，上层土重度为17.5kN／m3，内摩擦角为30°，粘结力为5.0kPa；下层边坡坡率为1:1.75，土层高为7m，下层土的重度为19.0kN／m3，内摩擦角为40°，粘结力为2.0kPa。试画出路堤横断面示意图，并确定边坡稳定性验算时土的计算参数，即土的重度、内摩擦角和粘结力的取值。巩固练习2.某路堑边坡坡度为1:1，坡顶水平，土的容重为γ=17.4kN/m3，内摩擦角φ=30°，粘结力c=10kPa，路基高度为8