1、關于圓弧滑動面的邊坡穩(wěn)定計算方法第1頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四第一節(jié) 概述 1. 穩(wěn)定性分析對象（1）不需要穩(wěn)定性分析：邊坡不高的路基（例如不超過8.0m的土質邊坡、不超過12.0m的石質邊坡），可按般路基設計，采用規(guī)定的坡度值即可。（2）需要進行穩(wěn)定性分析：地質與水文條件復雜、高填深挖或特殊需要的路基。2. 土坡穩(wěn)定性分析方法 按失穩(wěn)土體的滑動面特征:（1）直線；（2）曲線；（3）折線第2頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四3. 巖石路塹邊坡穩(wěn)定性分析過程（1）首先進行定性分析；（2）確定失穩(wěn)巖體的范圍和軟弱面（滑動面）；（3）進行定量力學計

2、算。4. 路基邊坡穩(wěn)定性分析方法（1）工程地質法（比擬法）：實踐經驗的對比（2）力學分析法：數(shù)解（運用力學方程、數(shù)學公式進行計算）（3）圖解法：查圖、查表5. 路基邊坡穩(wěn)定性力學計算的基本方法第3頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四6. 行車荷載作用當量路基巖土層厚度的換算 計算荷載換算示意圖 第4頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四第二節(jié) 直線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析 直線滑動面示意圖a）高路堤；b）深路塹；c）陡坡路堤 第5頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四1. 試算法 直線滑動面上的力系示意圖 第6頁，共52頁，2022年，5月

3、20日，5點18分，星期四穩(wěn)定系數(shù)計算公式：對于砂類土，可取c0，則穩(wěn)定系數(shù) ：第7頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四K與滑動面傾角w的關系曲線示意圖 第8頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四2. 解析法 直線滑動面的計算圖式 第9頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四穩(wěn)定系數(shù)計算公式：其中 第10頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四第三節(jié) 曲線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析 圓弧滑動面的邊坡穩(wěn)定計算方法：（1）條分法（瑞典法）（2）表解和圖解法（3）應力圓法（4）圓法第11頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分

4、，星期四1. 圓弧滑動面的條分法（條分法是具有代表性的方法）（1）原理：靜力平衡 （2）圖式（確定圓心位置）（a）4.5H線法；（b）36線法 第12頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四4.5H線法確定圓心位置圖式1K值曲線；2圓心輔助線；3最危險滑動面 第13頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四第14頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四36線法確定圓心位置圖式 第15頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四（3）計算式 條分法計算圖式 第16頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四穩(wěn)定系數(shù)K計算公式：

5、當路基分層填筑，參數(shù)相差較大時，可取加權平均值。設土層厚度為hi，則： 第17頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四2. 條分法的表解和圖解 （1）表解法（a）計算圖式（b）穩(wěn)定系數(shù)K計算公式： 表解法計算圖式 第18頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四（c）根據(jù)邊坡率m查表獲取參數(shù)A和B，計算穩(wěn)定系數(shù)K： （d）表解法為近似解，K值要求應略為提高（到底提高多少，具體問題具體分析，例如Kmin1.5）。第19頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四（2）圖解法（a）在極限平衡條件下（K1.0），計算 （b）查圖 （c）查圖確定任意高度H的邊

6、坡角，或指定值時，確定H值；（d）轉換到所需求穩(wěn)定系數(shù)K值下的邊坡角或高度H： 第20頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四3. 圓弧滑動面的解析法（1）坡腳圓法 坡腳圓（0）計算圖式 第21頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四滑動土體ABDF對圓心O的滑動力矩為： 其中： 第22頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四抗滑力矩My為：按極限平衡條件（MyM0），邊坡的穩(wěn)定系數(shù)為： 第23頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四欲使K值最小，函數(shù)f（0，a，w）應最大。以0與w為自變量，f（0，a，w）分別對0和w進行求偏導

7、，可得： 第24頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四利用上面兩式，假定不同的坡腳參數(shù)0或w，分別計算和繪制關系曲線圖，見下圖： 坡腳圓的a，0，w關系圖 第25頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四（2）中點圓法 中點圓計算圖式 第26頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四總滑動力矩M0由五部分組成：這五部分相加、合并后為： 第27頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四抗滑總力矩My為： 邊坡穩(wěn)定系數(shù)K值為： 第28頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四以w和0為自變量，分別對w和0求偏導，Kmin值對

8、應的最危險圓弧則對應最大w和0，可得w0，20tan0，即06647，由此可得： 為便于工程應用，引入?yún)?shù)和，其計算公式分別為： 第29頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四由下圖可查得和值，然后計算w和0，可得f（0，a，w），即可得到邊坡穩(wěn)定系數(shù)K值。 坡角a與因數(shù)和關系曲線圖 第30頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四對高塑性填土邊坡(0)，a53時為坡腳圓，a60時，最危險滑動面在坡腳地面線以上，此種滑動面圓弧稱為坡面圓。 a與H/c及關系圖（0） 第31頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四第四節(jié) 軟土地基的路基穩(wěn)定性分析 軟土

9、的定義： 由天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質所組成的土，主要有淤泥、淤泥質土和泥炭。軟土分類（按沉積環(huán)境）： 河海沉積、湖泊沉積、江灘沉積和沼澤沉積。軟土力學性質： 抗剪強度低，填土后受壓可能產生側向滑動或較大的沉降，從而導致路基的破壞。軟土地基處理方法： 薄層軟土：清除換土；厚層軟土：填土高度超過軟土容許的填筑臨界高度，換土量大，應采取加固措施。 第32頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四1. 臨界高度的計算 臨界高度：天然地基狀態(tài)下，不采取任何加固措施，所容許的路基最大填土高度。（1）均質薄層軟土地基 此時圓弧滑動面與軟土層底面相切，則 第33

10、頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四（2）均質厚層軟土地基由于d值很大，值向無窮大數(shù)值接近，故取Nw5.52，所以，而填土容重一般為17.519.5kN/m3，所以 實際工程中可近似取Hc0.3c。（3）對于非均質軟土地基的填土臨界高度，涉及因素較多，實際計算時可直接根據(jù)穩(wěn)定性分析結果而定。 第34頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四2. 路基穩(wěn)定性的計算方法（1）總應力法 軟土地基穩(wěn)定性計算模式 第35頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四穩(wěn)定系數(shù)K值為：總應力法計算的K值主要是為快速施工瞬時加載情況下提供的安全系數(shù)，而未考慮在路堤荷

11、載作用下，土層固結所導致的土層總強度的增長。 第36頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四（2）有效固結應力法 有效固結應力法可以求固結過程中任意時刻已知固結度的安全系數(shù)，但它本身不計算固結度，只是把固結度作為已知條件。穩(wěn)定系數(shù)K值為：值得注意的是，當固結度較小時，用有效固結應力法計算的安全系數(shù)不一定比用快剪指標的總應力法計算的安全系數(shù)大。 第37頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四第五節(jié) 浸水路堤的穩(wěn)定性分析 浸水路堤的受力狀況： 自重 行車荷載 水的浮力（取決于浸水深度） 滲透動水壓力（取決于水的落差或坡降） 第38頁，共52頁，2022年，5月20日

12、，5點18分，星期四雙側滲水路堤水位變化示意圖 單側浸水路堤水位變化示意圖 第39頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四砂性土路堤：透水性強，動水壓力較?。徽承酝谅返蹋簤簩嵑竺軐?，透水性差，動水壓力不大。土質路堤：如亞砂土或亞粘土等，穩(wěn)定性較差；第40頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四1. 假想摩擦角法適當改變填料的內摩擦角，利用非浸水時的常用方法，進行浸水時的路堤穩(wěn)定性計算。此法適用于全浸水路堤，是一種簡易方法，可供粗略估算參考。 第41頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四2. 懸浮法假想用水的浮力作用，間接抵消動水壓力對邊坡的影響

13、，即在計算抗滑力矩中，用降低后的內摩擦角反應浮力的影響（抗滑力矩相應減少），而在計算滑動力矩中，不考慮因浮力作用，滑動力矩沒有減少，用以抵償動水壓力的不利影響。 穩(wěn)定系數(shù)K值為： 此法亦較粗略，適用于方案比較時估算參考。 第42頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四懸浮法計算圖式1滑動面；2降水曲線 第43頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四3. 條分法與非浸水時的條分法相同，但土條分成浸水與干燥兩部分，并直接計入浸水后的浮力和動水壓力作用。這樣顯然比上述兩法更符合實際條件，當需要比較精確計算時，可采用此法。 邊坡穩(wěn)定系數(shù)K值為： 第44頁，共52頁，20

14、22年，5月20日，5點18分，星期四浸水土條示意圖1未浸水部分；2浸水部分；3降水線 第45頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四第六節(jié) 路基邊坡抗震穩(wěn)定性分析 1. 震害與震力（1）決定路基邊坡遭受震害影響輕重程度的因素：（a）地震烈度；（b）巖土的穩(wěn)定情況，包括巖土的結構與組成；（c）路基的形式與強度，包括路基高度、邊坡坡度及土基壓實程度等。第46頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四（2）公路工程抗震設計規(guī)范(JTJ 00489)規(guī)定，對于地震烈度為8度或8度以上的地區(qū)，路基設計應符合防震的要求，其中包括軟弱地基加固、限制填挖高度、提高路基壓實度，以及放緩邊坡坡度等。（3）定義震級：衡量地震自身強度大小的等級，一般分為8級。地震烈度：地表面遭受地震影響的強弱程度。我國分為12度。 一次地震僅有一個震級，但有幾個烈度。 第47頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四（4）地震引起的水平力 P地震角示意圖 地震水平力P為： 第48頁，共52頁，2022年，5月20日，5點18分，星期四2. 邊坡抗震穩(wěn)定性的計算（1）數(shù)解法按照非地震地區(qū)的路基邊坡穩(wěn)定性分析方法，確定最危險的滑動面（直線或圓弧等），然后再考慮地震的作用力。 根據(jù)作用力及靜力平衡原理，可得穩(wěn)定系數(shù)K值為： 第49頁，共52頁，2022年，5