路基路面工程第4章

湖北工程学院城市建设学院第4章路基边坡稳定性设计湖北工程学院城市建设学院湖北工程学院城市建设学院第4章－路基边坡稳定性设计4.1概述4.2直线法4.3圆弧法4.4不平衡推力传递法4.5浸水路堤边坡稳定性验算4.6边坡稳定性设计示例第4章路基边坡稳定性设计湖北工程学院城市建设学院4.1概述影响路基边坡稳定性的因素边坡稳定性设计方法路基边坡稳定性验算的参数荷载当量高度计算第4章路基边坡稳定性设计湖北工程学院城市建设学院4.1.1影响路基边坡稳定性的因素边坡土质水边坡几何形状荷载…第4章路基边坡稳定性设计湖北工程学院城市建设学院•边坡破坏面的形状直线砂土或砂性土圆弧粘性土湖北工程学院城市建设学院4.1.2路基边坡稳定性验算的参数土的参数：容重γ(kN/m3)内摩擦角φ(°)粘聚力c(kPa)1.路堑或天然边坡：原状土；2.路堤边坡：与现场压实度一致的压实土的试验数据。3.多层土体：1）加权平均法2）通过合理的分段，直接取用不同土层的参数值。第4章路基边坡稳定性设计湖北工程学院城市建设学院4.1.3荷载当量高度在边坡稳定性分析时，将车辆按最不利情况排列，将车辆的设计荷载换算成当量土柱高(即以相等压力的土层厚度来代替荷载)，以h0表示。BLNQh0第4章路基边坡稳定性设计湖北工程学院城市建设学院4.2边坡稳定性设计方法4.2.1设计方法概述力学验算法—直线法、圆弧法、不平衡推力传递法工程地质法力学验算法的基本假定：1.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达到，滑动土体成整体下滑；3.极限滑动面位置用试算来确定。第4章路基边坡稳定性设计湖北工程学院城市建设学院4.2.2直线法－路堤下滑力：抗滑力：sinQTcLtgQRcossincosQcLtgQTRK安全系数：适用于砂土和砂性土边坡。第4章路基边坡稳定性设计湖北工程学院城市建设学院通过坡脚A点，假定3~4个可能的破裂面，求出相应的稳定系数Ki值，得出Ki与ωi的关系曲线。在关系曲线上找到最小稳定系数值Kmin，及对应的极限破裂面倾斜角ω值。湖北工程学院城市建设学院4.2.2直线法－路堑)()(sincos00ctgactgafQcLtgQTRKtgfhca20令dK/dω＝0，可求K最小时破裂面倾斜角ω0值。csc000afactgctgcsc(2)2()000minafactgfaK第4章路基边坡稳定性设计湖北工程学院城市建设学院4.2.2直线法第4章路基边坡稳定性设计K1土锲体稳定；K=1极限平衡状态；K1土锲体滑动。[K]＝1.25～1.5经济VS安全砂土c＝0tgtgQtgQTRKsincos天然休止角砂堆湖北工程学院城市建设学院4.2.3圆弧法－圆弧条分法（瑞典法）适用于粘性土边坡。基本假定：1.滑动面为通过坡脚的圆柱面；2.不考虑土体的内应力分布及各土条之间相互作用力的影响；3.安全系数为抗滑力矩比滑动力矩。第4章路基边坡稳定性设计需解决问题：1.滑动面位置；2.安全系数K；3.最小安全系数Kmin；4.判断边坡稳定性。湖北工程学院城市建设学院4.2.3圆弧法－圆弧条分法（瑞典法）第4章路基边坡稳定性设计滑动面圆心辅助线4.5H法36°法湖北工程学院城市建设学院4.2.3圆弧法－圆弧条分法（瑞典法）第4章路基边坡稳定性设计基本步骤：（1）通过坡脚任意选定可能发生的圆弧滑动面AB，其半径为R，沿路线纵向取单位长度1m。将滑动土体分成若干个一定宽度的垂直土条，其宽一般为2-4m，如图所示：湖北工程学院城市建设学院4.2.3圆弧法－圆弧条分法（瑞典法）第4章路基边坡稳定性设计•（2）计算每个土条的土体重G(包括小段土重和其上部换算为土柱的荷载在内)；•（3）计算每一小段滑动面上的反力(抵抗力)；•（4）计算滑动力矩和抗滑力矩；•（5）求稳定系数值。)(iicLfNRM抗)(iiTTRM滑iiiiQcLQfMMKsincos滑抗湖北工程学院城市建设学院4.2.3圆弧法－圆弧条分法（瑞典法）第4章路基边坡稳定性设计最小安全系数Kmin最危险滑动面Kmin≥[K]＝1.25～1.5→边坡稳定湖北工程学院城市建设学院改进的圆弧法－毕肖普法第4章路基边坡稳定性设计0cossin1iiiiiiiNTXXQ)(1iiiiifiilctgNKlTiiiiiiiiiitgKKlcXXQNsin1cossin)(1iiiisRQcLQfMMKsincosiiiiiiiiQlctgQmKisin)cos(1iiiitgKmsin1cos湖北工程学院城市建设学院4.4陡坡路堤稳定性验算——不平衡推力传递法(传递系数法、剩余推力法)适用条件：滑动面为折线或其它形状的边坡稳定性验算。原地面为折线形的陡坡上的路堤；层状构造岩土层路基边坡；滑坡等。剩余下滑力：第4章路基边坡稳定性设计KRTE滑动面已知滑动力抗滑力稳定系数湖北工程学院城市建设学院4.4不平衡推力传递法(传递系数法、剩余推力法)第4章路基边坡稳定性设计验算方法：①按地面变坡点将滑动面上土体垂直划分为若干条块；变坡点变坡点湖北工程学院城市建设学院4.4不平衡推力传递法(传递系数法、剩余推力法)第4章路基边坡稳定性设计验算方法：②自上而下分别计算各土块的剩余下滑力；)tancos(1sin1111111111lcQKQKRTE222211222112222tan)]sin(cos[1)]cos(sin[2lcEQKEQKRTE湖北工程学院城市建设学院4.4不平衡推力传递法(传递系数法、剩余推力法)第4章路基边坡稳定性设计验算方法：第n块土块的剩余下滑力；nnnnnnnnnnnnnnnlcEQKEQKRTEntan)]sin(cos[1)]cos(sin[1111③判断稳定性：En≤0，整个土坡稳定；En＞0，应采取稳定或加固措施。湖北工程学院城市建设学院4.5浸水路堤边坡稳定性验算第4章路基边坡稳定性设计浸水路堤：受到季节性或长期浸水的沿河路堤、河滩路堤等均称为浸水路堤。特点：1.稳定性受水位降落的影响水位上升水位下降▲路堤两侧水位差▲2.稳定性与路堤填料透水性有关粘土－透水弱砂砾石－透水强亚砂土、亚粘土－中等透水性▲湖北工程学院城市建设学院4.5浸水路堤边坡稳定性验算第4章路基边坡稳定性设计最不利情况：最高水位骤然降落验算方法：考虑浮力和动水压力作用，其余同普通路堤。0BID动水压力：湖北工程学院城市建设学院4.5浸水路堤边坡稳定性验算注意事项：1.验算时应考虑使路堤处于最不利情况下（如在最高洪水位骤然下降时）。2.当条块部分在浸润线以上，部分在浸润线以下时，条块的自重应为：当条块全部在浸润线以上（以下）时，第4章路基边坡稳定性设计湖北工程学院城市建设学院4.5浸水路堤边坡稳定性验算3.为简化计算，认为浸润线坡降曲线为直线，故在计算Dn时，I取浸润曲线的平均坡度，Dn的方向与I平行。4.对完全透水或完全不透水的路堤，不需要考虑动水压力。第4章路基边坡稳定性设计湖北工程学院城市建设学院稳定措施：1.合理选择断面形式2.正确选择填料3.适当选择边坡防护与加固措施4.必要时改善基底特别强调：①对于路堤内完全不透水的填土来说，不会产生动水压力。（因为路堤内无水位升降）。②对于路堤内完全透水的填料来说，也不会产生动水压力。（如大块石块）→（因为水位同时升降）4.5浸水路堤边坡稳定性验算第4章路基边坡稳定性设计