《路基路面工程》课件 东南大学交通学院.ppt

1、,路基路面工程Pavement Engineering,国家精品课程,东南大学 道路与铁道工程 国家重点学科 Highway and Railway Engineering, National Key Discipline,东南大学交通学院 路基路面工程教学小组 Tel:025-8379 5184,第三章,路基设计,东南大学交通学院 路基路面工程教学小组 Tel:025-8379 5184,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,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

2、 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 路基排水设计 第七节 特殊路基设计,School of Transportation Southeast University，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,1、路基基本概念,路基的基本概念 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而成的线形结构物 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。,1、路基基本概念,路基的基本概念

3、 高于原地面高程的填方路基称为路堤（Embankment）， 低于原地面的挖方路基称为路堑（Cutting）。 路基承受行车荷载和路面自重的作用，深度在路基顶面以下0.8m范围称为路床。 坚固的路基是路面强度与稳定性的重要保证。 030cm称为上路床；3080cm称为下路床。,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,1、路基基本概念,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（1.5mh 18m）或挖方深度不大的路基，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个别

4、论证与验算。,2、路基的类型与构造,路基横断面的典型形式，可归纳为路堤、路堑和填挖结合三种类型 路堤 路堑 半填半挖路基,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,路堤的类型与构造要求,路堤的常见横断面型式（见下图） 1）路堤按填高分，有： 矮路堤（H1820m） 一般路堤（H=1.518m） 2）路堤按所处条件和加固类型分，有： 浸水路堤 护脚路堤 挖沟填筑

5、路堤 等,2、路基的类型与构造,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,2、路基的类型与构造,（a）矮路堤,（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。,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,2、路基的类型与构

6、造,一般路堤和矮路堤的构造要求： 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）可结合两侧排水沟进行挖土填筑路基，可在路基侧设置护坡道； 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有滑动可能性； 5）必要时可设置石砌护脚进行路基防护。,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,2、路基的类型与构造,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

7、形式； 3）边坡表面须采取适当的防护或加固措施。,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,2、路基的类型与构造,路堑 cutting：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。 作用：缓和道路纵坡或越岭线穿越岭口控制标高； 危害：破坏了厚地层的天然平衡状态，不利于排水，通风；, 路堑的类型与构造要求,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,路堑的构造要求： 1）边坡可设置为直线或折线；

8、 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。,2、路基的类型与构造,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,2、路基的类型与构造,半填半挖式路基【part-cut b.路基沉缩;c.土基沉陷）,c),2、路基边坡坍方,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,School of Transportatio

9、n Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,山体滑坡,边坡损坏,2、路基边坡坍方,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,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,路基冲垮视频,4、其他病害,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

10、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,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,（1）翻浆,4、其他病害,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,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

11、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。,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,（2）挡土墙破坏,（3）泥石流 （4）岩溶 （5）地震,4、其他病害,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,5、路基病害的防治原则,（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

12、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,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,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,5、路基病害的防治原则,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,School of Transportation Southeast

13、 University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第三节 路基横断面设计,核心内容 路基宽度 路基高度 路基的边坡坡度（率）,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,（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。,1、路基宽度,School of Transportatio

14、n Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,1、路基宽度,a)高速公路和一级公路,b)二、三、四级公路,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,1、路基宽度,c）城市道路,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,1、路基宽度,各级公路的路基宽度要求（部分）,School of Transportation Southeast University，

15、China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,1、路基宽度,（3）技术标准,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,1、路基宽度,（3）技术标准,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,1、路基宽度,讨论：路基宽度？ a？ b？ 哪一个是路基宽度？,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,（1）路

16、基高度：是指路堤的填筑高度或路堑的开挖深度，一般为路基设计标高与原地面(中心线)标高之差；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。,2、路基高度,School of Transportation Southeast Un

17、iversity，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,2、路基高度,（3）路基设计标高 （1）新建公路的路基设计标高： 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标高： 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标高。 （3）问：应该称为路面标高，为什么称为路基设计标高？,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,2、路基高度,（4）沿河

18、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,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,2、路基高度,讨论：路基高度？a? b? c?, 有路拱又怎么办？,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,（1）路基边坡概念：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

19、边坡坡率。 边坡坡度的大小，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和边坡的高度。 （2）路基边坡坡度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； 一般路基的边坡坡度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；,3、路基边坡坡度（率）,路基边坡坡度示意图 a)路堑；b)路堤,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,（3）常用的路堤边坡坡度： 1）一般路堤边坡坡度：,路堤边坡坡度表,路基边坡坡度示意图,3、路基边坡坡度（率）,School of

20、 Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,2）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=215m；,5）地震地区边坡高度极限值,3、路基边坡坡度（率）,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,（4）常用的路堑边坡坡度： 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

21、，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）土质路堑边坡坡度：,3、路基边坡坡度（率）,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,3）岩石路堑边坡坡度,岩石挖方边坡坡度表,3、路基边坡坡度（率）,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,4）H10m时地震地区岩石路堑边坡坡率,3、路基边坡坡度（率）,汶川地震,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

22、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,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,1、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。,概述,School of Transportation Sout

23、heast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,天然边坡：江、河、湖、海岸坡 山、岭、丘、岗、天然坡,概述,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,人工边坡：挖方：沟、渠、坑、池 填方：堤、坝、路基、堆料,露天矿,概述,小浪底土石坝,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,2、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

24、滑坡前征兆：坡顶下沉并出现裂缝，坡脚隆起。,概述,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,概述,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,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

25、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：,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,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，使土中含水量增高，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

26、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：,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,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：,概

27、述,概述,（1）稳定系数K 稳定系数是抗滑力R除以下滑力T： （2）稳定系数K的要求 =1时，表示下滑力与抗滑力相等，边坡处于极限平衡状态； 1时，边坡稳定。 工程上一般规定采用1.201.45，作为路基边坡稳定性分析的界限值。,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,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,School of

28、Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,汽车荷载的当量换算,（3）边坡稳定性分析的计算参数,概述,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,直线 曲线 折线,工程地质法（比拟法） 力学分析法 图解法,（4）土坡稳定性分析方法,1）按失稳土体的滑动面特征划分：,2）稳定性分析计算方法：,概述,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家

29、重点学科,概述,（5）参数选用,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,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。,1、适用范围,一、直线滑动面的边坡稳定性分析,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,一、直线滑动面的边坡稳定性分析,2、试算法,式中：滑动面的倾角； f摩擦系数，f=tan； L滑动面的长度； N滑动面的法向分力；

30、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，计算K与的关系。,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,3、解析法,边坡稳定系数最小值：,式中：,一、直线滑动面的边坡稳定性分析,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,二、折线滑动面的边坡稳定性分析,折线滑动面-不平衡推力法,School of Transportation Southeast University，Ch

31、ina 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,二、折线滑动面的边坡稳定性分析,不平衡推力法 不平衡推力法假定各土条间推力Pi（即水平力Ei和竖向力Vi的合力）的作用方向平行于上侧土条滑动面的倾角。 由土条滑动面上切向力平衡条件得到X=0Ei=Wisini+Ei-1cos( i-1- i)-Ti因 代入得：Ei=Wisin i+Ei-1cos( i-1- i)- 再由土条滑动面上法向力平衡条件得到Y=0 Ni=Wisin i+Ei-1sin( i-1- i) 代入得：,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家

32、重点学科,二、折线滑动面的边坡稳定性分析,不平衡推力法:,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,三、曲线滑动面的边坡稳定性分析,1、概述 1）简化假定 圆弧滑动面假定及其圆心的辅助线法； 条分法简化； 刚体假定； 确定性分析方法。,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,三、曲线滑动面的边坡稳定性分析,1、概述 2）基本假定 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，滑动时成

33、整体下滑； 最危险的破裂面位置通过试算确定。,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,均质粘性土：光滑曲面 （圆柱面/圆弧）,非均质的多层土或含软弱夹层的土坡: 复合滑动面,1、概述 3）滑动面的形状,无粘性土:平面,三、曲线滑动面的边坡稳定性分析,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,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。,圆弧法适用于粘土，土的抗力以粘聚力为主，内摩擦力力较小

34、。边坡破坏时，破裂面近似圆柱形。,三、曲线滑动面的边坡稳定性分析,1、概述 4）适用范围,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,1） 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、瑞典圆弧滑动条分法圆心确定,三、曲线滑动面的边坡稳定性分析,（a）,4.5H法示意图,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,三、曲线滑动面的边坡稳定性分析,2、瑞典圆弧滑动条分法

35、圆心确定 2）1和2 的确定,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,三、曲线滑动面的边坡稳定性分析,2、 瑞典圆弧滑动条分法圆心确定 3）其他辅助方法和36线法,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,三、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），分析岩土材料的稳定性极限状态的一类分析方法

36、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。,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,三、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,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,三、曲线滑动面的边坡稳定性分析,3、基于条分的极限平

37、衡法原理 1）条分后土条i上的作用力 （1）土体自身重力Wi与荷载相关的力，水平作用力Qi （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）和与Ni大小有关的抗滑力Ti（=Nitan，为滑动面土条的内摩擦角） （3）与孔隙水压力有关的力土条两侧的孔隙水压力Ui及Ui+1，土条底部的孔隙水压Udi,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,三、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

38、理 2）条分法的种类 （1）瑞典法：不考虑条间力的相互作用，土条间的合力Si和Si+1平行于滑动面，并且相等 ； （2）毕肖普法（Bishop）：假定n-1个Xi值，简化毕肖普法则更简单地假定所有Xi=0； （3）假定Xi与Ei的交角或土条间力合力的方向，有斯宾塞（Spencer）法；摩根斯坦普赖斯法 (MorgenstemPrice）；沙尔玛法（Sarma）； （4）假定条间力合力的作用点位置，简布(Janbu）提出普遍条分法。,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,假设圆弧滑动面确定圆心和

39、半径 把滑动土体分成若干条（条分法） 建立土条的静力平衡方程求解(取单位厚度计算）,O,r,Wi,Hi,Vi,Hi+1,Vi+1,三、曲线滑动面的边坡稳定性分析,4、瑞典圆弧滑动法假设（Wolmar Fellenius法）,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,假设（静定条件）各土条间的合力Si，Si+1平行于滑动面，并且 相等（Si=Si+1)。,建立土条垂直于滑动面的静力平衡方程,得,三、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,School of Transportatio

40、n Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,滑动力矩,抗滑力矩,三、曲线滑动面的边坡稳定性分析,6、条分法基本步骤,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,6条分法计算步骤,圆心O，半径R,分条,编号,列表计算 Wi bi i,变化圆心O和半径R,Fs最小,END,三、曲线滑动面的边坡稳定性分析,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,7、存在问题

41、,1）简便法在力学上的矛盾（计算假定引起）,si-1,si,si,si+1,2）相临土条的si不相等,三、曲线滑动面的边坡稳定性分析,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,8、简化的Bishop法（1955）,建立土条侧面力平衡方程，土条 i：,HiHi1Hi,因,三、曲线滑动面的边坡稳定性分析,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,假定：忽略成对条间力（Pi和Hi）产生的力矩,按滑动体整体力

42、矩平衡：,Bishop法的一般式,三、曲线滑动面的边坡稳定性分析,通常迭代34次就可满足精度要求,迭代法求Ks,假定Ks1.0,计算mi,Ks,Ks,是,否,Ks= Ks,三、曲线滑动面的边坡稳定性分析,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,三、曲线滑动面的边坡稳定性分析,几种稳定性验算方法的比较,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,三、曲线滑动面的边坡稳定性分析,9、公路路基设计规范验算方

43、法,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,三、曲线滑动面的边坡稳定性分析,9、公路路基设计规范验算方法,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,三、曲线滑动面的边坡稳定性分析,9、公路路基设计规范验算方法,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,四、软土地基的路基稳定性分析,公路工程线长面广，沿线

44、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； 软土特点是细粒土组成的空隙比大（e1）、天然含水量高（wwL ,大于3050%）、压缩性高（a1-20.5Mpa-1）、强度低（Cu30Kpa）和具有灵敏结构性的土层。,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,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,四、软土地基的路基稳定性分析,School of Transportat

45、ion Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,四、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。,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,四、软土地基的路基稳定性分析,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,Schoo

46、l of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,（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； 填土的容重； Nw稳定因数，其值与路堤坡角及深度因素=（d+H）/H有关。如后图,四、软土地基的路基稳定性分析,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科

47、,四、软土地基的路基稳定性分析,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,四、软土地基的路基稳定性分析,（3）规范规定：,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,（1）总应力法-地基抗剪强度采用总强度(天然十字板快剪强度)， 或采用直剪快剪指标。 表征稳定性的安全系数为：,2、路基稳定性的计算方法,式中： i,j 路堤填料内的分条编号； PT 各土条在滑弧切线方向的 下滑力的总和； Si 路基土内（

48、AB弧）的抗剪力； Sj 路基土内（BC弧）的抗剪力。,四、软土地基的路基稳定性分析,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,四、软土地基的路基稳定性分析,（2）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，但本身不计算固结度，只是将其作为已知条件。,安全系数为：,（1）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。 （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

49、水位的比降曲线成凸形。,1、浸水路堤及水的浸润曲线,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,五、浸水路堤的稳定性分析,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,（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

50、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,五、浸水路堤的稳定性分析,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,（1）浸水路堤的受力:自重、行车荷载、浮力 渗透动水压力。 （2）浸水路堤的不利时刻：涨水？、落水？ （3）土的渗透性：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。 对砂性土渗透性好，动

51、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,五、浸水路堤的稳定性分析,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,五、浸水路堤的稳定性分析,（4）动水压力的计算 DIB0 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）；B浸润曲线与滑动弧之间的面积，m2；0水的容重，kN/m3,School of Transportation Southeast

52、University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,4、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,五、浸水路堤的稳定性分析,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,五、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

53、以抵偿动水压力的不利影响。,（2）悬浮法,扣除浮力,悬浮法计算图式：1-滑动面；2-降水曲面,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,（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：,五、浸水路堤的稳定性分析,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,五、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

54、构物。,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,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 要求：对地震烈度大于等于8的地区进行地震验算。,六、路基边坡抗震稳定性分析,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,六、路基边坡抗震稳定性分析,1、地震力地面产生地震波加速度形成的力；,School of Transportation Southeast University，

55、China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,六、路基边坡抗震稳定性分析,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,六、路基边坡抗震稳定性分析,2、边坡抗震稳定性的计算方法： 数解法 图解法 3、数解法-按照非地震地区的路基边坡稳定性验算方法确定最危险的滑动面，然后再考虑地震力的作用。,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,1、土的计算参数 、 （可分层划段，使参数一致，一般采用直接快剪或三轴不排水剪切试验；高路堤时宜采用直接固结快剪或三