第四章路基穩(wěn)定性分析計(jì)算第一節(jié)概述第二節(jié)直線滑動(dòng)面的邊坡穩(wěn)定性分析第三節(jié)曲線滑動(dòng)面的邊坡穩(wěn)定性分析第四節(jié)軟土地基的路基穩(wěn)定性分析第五節(jié)浸水路堤的穩(wěn)定性分析第六節(jié)路基邊坡抗震穩(wěn)定性分析1第四章路基穩(wěn)定性分析計(jì)算第一節(jié)概述122第一節(jié)概述路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的對(duì)象：

高填方路堤、深挖方路塹、陡坡路堤、浸水路堤、滑坡體等不良工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件下的路基邊坡。路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的任務(wù)：

對(duì)路基邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析、驗(yàn)算，判斷其穩(wěn)定性并根據(jù)結(jié)果尋求安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的路基結(jié)構(gòu)形式和穩(wěn)定的邊坡值，或采取相應(yīng)的加固措施。3第一節(jié)概述路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的對(duì)象：3第一節(jié)概述滑坡(Landslide)

邊坡喪失其原有穩(wěn)定性，一部分土體相對(duì)于另一部分土體滑動(dòng)的現(xiàn)象稱滑坡。

土坡滑坡前征兆：坡頂下沉并出現(xiàn)裂縫，坡腳隆起。4第一節(jié)概述滑坡(Landslide)4第一節(jié)概述1、路基穩(wěn)定性分析的原因：土坡失穩(wěn)原因分析-內(nèi)部原因（1）土質(zhì)：各種土質(zhì)的抗剪強(qiáng)度、抗水能力是不一樣的，如鈣質(zhì)或石膏質(zhì)膠結(jié)的土、濕陷性黃土等，遇水后軟化，使原來的強(qiáng)度降低很多。（2）土層結(jié)構(gòu)：如在斜坡上堆有較厚的土層，特別是當(dāng)下伏土層(或巖層)不透水時(shí)，容易在交界上發(fā)生滑動(dòng)。5第一節(jié)概述1、路基穩(wěn)定性分析的原因：5第一節(jié)概述（3）邊坡外形：突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下緩的凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，當(dāng)土坡不高時(shí)尚可直立，但隨時(shí)間和氣候的變化，也會(huì)逐漸塌落。土坡失穩(wěn)原因分析-外部原因（1）降水或地下水的作用：持續(xù)的降雨或地下水滲入土層中，使土中含水量增高，土中易溶鹽溶解，土質(zhì)變軟，強(qiáng)度降低；還可使土的重度增加，以及孔隙水壓力的產(chǎn)生，使土體作用有動(dòng)、靜水壓力，促使土體失穩(wěn)，故設(shè)計(jì)斜坡應(yīng)針對(duì)這些原因，采用相應(yīng)的排水措施。6第一節(jié)概述（3）邊坡外形：突肚形的斜坡由于重力作用，比上第一節(jié)概述（2）振動(dòng)的作用：如地震的反復(fù)作用下，砂土極易發(fā)生液化；粘性土，振動(dòng)時(shí)易使土的結(jié)構(gòu)破壞，從而降低土的抗剪強(qiáng)度；施工打樁或爆破，由于振動(dòng)也可使鄰近土坡變形或失穩(wěn)等。（3）人為影響：由于人類不合理地開挖，特別是開挖坡腳；或開挖基坑、溝渠、道路邊坡時(shí)將棄土堆在坡頂附近；在斜坡上建房或堆放重物時(shí)，都可引起斜坡變形破壞。7第一節(jié)概述（2）振動(dòng)的作用：如地震的反復(fù)作用下，砂土極易第一節(jié)概述根本原因:邊坡中土體內(nèi)部某個(gè)面上的剪應(yīng)力達(dá)到了它的抗剪強(qiáng)度。具體原因：（1）滑面上的剪應(yīng)力增加；（2）滑面上的抗剪強(qiáng)度減小。8第一節(jié)概述根本原因:邊坡中土體內(nèi)部某個(gè)面上的剪應(yīng)8第一節(jié)概述對(duì)于邊坡不高的路基，例如不超過8.0m的土質(zhì)邊坡，不超過12.0m的石質(zhì)邊坡，按一般路基設(shè)計(jì)，采用規(guī)定的坡度值，不作穩(wěn)定性分析計(jì)算。

地質(zhì)與水文條件復(fù)雜、高填深挖或特殊需要的路基，應(yīng)進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性的分析計(jì)算，據(jù)此選定合理的邊坡坡度及相應(yīng)的工程技術(shù)措施。

對(duì)邊坡高度超過20m的路堤，邊坡形式宜用階梯型，邊坡坡率由穩(wěn)定性分析計(jì)算確定。合理選定巖石計(jì)算參數(shù)，如粘結(jié)力、內(nèi)摩擦角及單位體積重力。9第一節(jié)概述對(duì)于邊坡不高的路基，例如不超過8.0m的土邊坡穩(wěn)定分析假設(shè)：1.在用力學(xué)邊坡穩(wěn)定性分析法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)，為簡化計(jì)算，通常按平面問題來處理。2.松散的砂性土和礫(石)土具有較大的內(nèi)摩擦角φ和較小的粘聚力c，邊坡滑塌時(shí)，破裂面近似平面，在邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)可采用直線破裂面法。3.粘性土具有較大的粘聚力c，而內(nèi)摩擦角φ較小，破壞時(shí)滑動(dòng)面有時(shí)像圓柱形，有時(shí)像碗形，通常近似于圓曲面，故可采用圓弧破裂面法。10邊坡穩(wěn)定分析假設(shè)：1.在用力學(xué)邊坡穩(wěn)定性分析法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定路基邊坡穩(wěn)定的力學(xué)計(jì)算基本方法是分析失穩(wěn)滑動(dòng)體沿滑動(dòng)面上的下滑力T與抗滑力R，按靜力平衡原理，取兩者之比為穩(wěn)定系數(shù)K，即：

K=R/TK=1，表示下滑力與抗滑力相等，邊坡處于極限平衡狀態(tài)；K<1，邊坡不穩(wěn)定；K>1，邊坡穩(wěn)定。為安全可靠起見，工程上一般規(guī)定采用K≥1.20~1.30。11路基邊坡穩(wěn)定的力學(xué)計(jì)算基本方法是分析失穩(wěn)滑動(dòng)體沿滑動(dòng)面上邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)須將行車荷載換算成相當(dāng)于路基巖土層厚度，計(jì)入滑動(dòng)體的重力中去。換算土柱高可按寬度布置在行車部分范圍內(nèi)；或者考慮到路肩上有可能駛?cè)牖蛲Ｐ囕v，而分布在整個(gè)路基寬度上。12邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)須將行車荷載換算成相當(dāng)于路基巖土層厚式中：h0—行車荷載換算高度(m)L—前后輪最大軸距，標(biāo)準(zhǔn)車輛為12.8mQ—一輛重車的重力（標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載為550KN）N—并列車輛數(shù)，雙車道N=2，單車道N=1γ—路基填料的重度(kN/m3)B—荷載橫向分布寬度式中：b—后輪輪距，取1.8m

m—相鄰兩輛車后輪的中心間距，取1.3md—輪胎著地寬度，取0.6m13式中：h0—行車荷載換算高度(m)式中：b—后輪輪距，取1.邊坡的取值：對(duì)于折線形或階梯形邊坡，一般可取加權(quán)平均值。邊坡取值示意圖

取AB線取坡腳點(diǎn)和坡頂點(diǎn)的連線14邊坡的取值：邊坡取值示意圖取AB線取坡腳點(diǎn)和坡頂點(diǎn)的連線1第二節(jié)直線滑動(dòng)面的邊坡穩(wěn)定性分析直線法適用于砂土和砂性土（兩者合稱砂類土），土的抗力以內(nèi)摩擦力為主，粘聚力甚小。邊坡破壞時(shí)，破裂面近似平面。直線滑動(dòng)面示意圖a)高路堤b)深路塹c)陡坡路堤15第二節(jié)直線滑動(dòng)面的邊坡穩(wěn)定性分析直線法適用于砂土和式中：ω—滑動(dòng)面的傾角；f—摩擦系數(shù)，f=tanφ；L—滑動(dòng)面AD的長度；N—滑動(dòng)面的法向分力；T—滑動(dòng)面的切向分力；c—滑動(dòng)面上的粘結(jié)力；Q—滑動(dòng)體的重力。一、試算法直線滑動(dòng)面上的力系示意圖16式中：ω—滑動(dòng)面的傾角；一、試算法直線滑動(dòng)面上的力系示意圖1邊坡穩(wěn)定分析步驟：1、先假定路堤邊坡值；2、然后通過坡腳A點(diǎn)，假定3到4個(gè)可能的破裂面，求出相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)Ki值，得到關(guān)系曲線；3、在其上找到最小穩(wěn)定系數(shù)及其對(duì)應(yīng)的極限破裂角。

直線法計(jì)算圖

17邊坡穩(wěn)定分析步驟：直線法計(jì)算圖17純凈的粗中砂或干燥純凈的細(xì)砂時(shí)：由于砂類土的粘接力很小，一般可忽略不計(jì)。(C=0）當(dāng)K=1時(shí)：即抗滑力等于下滑力，滑動(dòng)面上土體處于極限平衡狀態(tài)，此時(shí)的坡度角稱為“天然休止角”，等于土體的內(nèi)摩擦角。K=1.25時(shí)：tgω=0.8tgφ。由此可見，用松散性填料修建的路堤其邊坡角的正切值，不宜大于填料摩擦系數(shù)0.8倍。18純凈的粗中砂或干燥純凈的細(xì)砂時(shí)：當(dāng)K=1時(shí)：18例4-1：對(duì)于純凈的粗中砂或干燥純凈的細(xì)砂，當(dāng)填料φ=40°時(shí)，如果采用1:1.5的路基邊坡，是否穩(wěn)定？解：當(dāng)填料φ=40°時(shí)，根據(jù)tgω=0.8tgφ=0.6713得ω=35°52′。對(duì)于1:1.5的路基邊坡。相應(yīng)的邊坡角θ=33°41′由于θ<ω,該邊坡穩(wěn)定。由此類推，如φ<40°，路基邊坡應(yīng)相應(yīng)放緩。19例4-1：對(duì)于純凈的粗中砂或干燥純凈的細(xì)砂，當(dāng)填料φ=40°二、解析法邊坡穩(wěn)定系數(shù)最小值：式中：

20二、解析法邊坡穩(wěn)定系數(shù)最小值：式中：20例題：某挖方邊坡，已知φ=25°，с=14.7kPa,γ=17.64kN/m3,H=6.0m?，F(xiàn)擬采用1:0.5的邊坡，試驗(yàn)算其穩(wěn)定性。考慮到穩(wěn)定系數(shù)偏高，試求允許的邊坡度。求允許的最大高度。21例題：21第三節(jié)曲線滑動(dòng)面的邊坡穩(wěn)定性分析1.

原理假定土質(zhì)均勻，不計(jì)滑動(dòng)面以外的土體位移所產(chǎn)生的作用力，取單位長度，將滑動(dòng)體劃分為若干土條，計(jì)算各土條對(duì)于滑動(dòng)圓心的滑動(dòng)力矩Moi和抗滑力矩Myi，取兩力矩比值K為穩(wěn)定系數(shù)以判定是否穩(wěn)定。圓弧法的精度主要與劃分土條的數(shù)量有關(guān)，分段愈多結(jié)果愈精確，但計(jì)算愈繁瑣。一般可按實(shí)際情況劃分為8到10段。22第三節(jié)曲線滑動(dòng)面的邊坡穩(wěn)定性分析1.原理假定土質(zhì)均勻計(jì)算步驟:(1)通過坡腳任意選定滑動(dòng)面，半徑為R，縱向長為1米；(2)將土體分成若干個(gè)一定寬度的垂直土條，其寬度一般為2到4米；(3)

計(jì)算每個(gè)土條的土體重，并計(jì)算出兩個(gè)方向上的分力；(4)

計(jì)算每一小條滑動(dòng)面上的反力，即內(nèi)摩擦力和粘聚力；(5)以圓心為支點(diǎn)，半徑R為力臂，計(jì)算滑動(dòng)面上各力對(duì)圓心的滑動(dòng)力矩和抗滑力矩；圓弧法邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算圖

23計(jì)算步驟:圓弧法邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算圖23滑動(dòng)力矩抗滑力矩穩(wěn)定系數(shù)K值24滑動(dòng)力矩抗滑力矩穩(wěn)定系數(shù)K值242.

圖式1)4.5H法252.圖式252)36°線法262)36°線法26當(dāng)路基分層填筑，參數(shù)相差較大時(shí)，則參數(shù)C、φ、γ值可采用加權(quán)平均法求得。

27當(dāng)路基分層填筑，參數(shù)相差較大時(shí)，則參數(shù)C、φ、γ值可采用加權(quán)N=Gcosα＝ξβH2cosαT=Gsinα＝ξβH2sinα表解法邊坡穩(wěn)定性分析原理

二、條分法的表解將土體劃分各小塊，其寬為b、高為a、滑弧全長L，將此三者換算成邊坡高度Ｈ的表達(dá)式，即b=βHa=ξHL＝λH每1m長的土塊總量為G=ab·1·=ξβH2其法向和切向分力為28N=Gcosα＝ξβH2cosα表解法邊坡穩(wěn)定性分析原理穩(wěn)定系數(shù)29穩(wěn)定系數(shù)29三、條分法的圖解取K=1，令I(lǐng)=c/γH其中A和B是坡角α的函數(shù)四、解析法針對(duì)高塑性土，具體分為坡腳圓法和中點(diǎn)圓法。30三、條分法的圖解取K=1，令I(lǐng)=c/γH其中A和B是坡角α的第四節(jié)軟土地基的路基穩(wěn)定性分析軟土是由天然含水率大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質(zhì)所組成的土。軟土的抗剪強(qiáng)度低，填土后受壓，可能產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)或較大的沉降，從而導(dǎo)致路基的破壞。穩(wěn)定措施：對(duì)于薄層軟土，原則上應(yīng)清除換土；軟土層較厚，如果填土高度H超過軟土所容許的填筑臨界高度Hc，換土量較大，應(yīng)采取加固措施。31第四節(jié)軟土地基的路基穩(wěn)定性分析軟土是由天然含水率大一、臨界高度的計(jì)算軟土地基的臨界高度(Criticalheight)Hc，是指天然路基狀態(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(zhì)薄層軟土地基2）均質(zhì)厚層軟土路基式中：Hc—容許填土的臨界高度；

c—軟土的快剪粘結(jié)力；

γ—填土的容重；

Nw—穩(wěn)定因數(shù)，與路堤坡腳α及深度因素λ有關(guān)。32一、臨界高度的計(jì)算軟土地基的臨界高度(Critical二、路基穩(wěn)定性的計(jì)算方法1.總應(yīng)力法安全系數(shù)：式中：i,j—路堤填料內(nèi)的分條編號(hào)；PT—各土條在滑弧切線方向的下滑力的總和；Si—地基土內(nèi)（AB弧）的抗剪力；Sj—路堤土內(nèi)（BC弧）的抗剪力；Pj—土工織物每延米寬的設(shè)計(jì)拉力。33二、路基穩(wěn)定性的計(jì)算方法1.總應(yīng)力法安全系數(shù)：式中：33地基的抗剪強(qiáng)度采用總強(qiáng)度τ（天然十字板抗剪強(qiáng)度）或采用直剪快剪指標(biāo)的cq、φq值；路堤填料的抗剪強(qiáng)度則用直剪快剪指標(biāo)?？倯?yīng)力法計(jì)算的K值主要是為快速施工瞬時(shí)加載情況下提供的安全系數(shù)，而未考慮在路堤荷載作用下，土層固結(jié)所導(dǎo)致的土層總強(qiáng)度的增加。34地基的抗剪強(qiáng)度采用總強(qiáng)度τ（天然十字板抗剪強(qiáng)度）或采用直剪快2.有效固結(jié)應(yīng)力法可以求固結(jié)過程中任意時(shí)刻已知固結(jié)度的安全系數(shù)，但本身不計(jì)算固結(jié)度，只是將其作為已知條件。安全系數(shù)為：352.有效固結(jié)應(yīng)力法可以求固結(jié)過程中任意時(shí)刻已知固結(jié)第五節(jié)浸水路堤的穩(wěn)定性分析浸水路堤：受到季節(jié)性或長期浸水的沿河路堤、河灘路堤等。水通過內(nèi)在和外在兩個(gè)方面對(duì)路基邊坡穩(wěn)定性造成影響。內(nèi)在：土體含水量增加時(shí)，土的抗剪強(qiáng)度會(huì)下降而內(nèi)部剪應(yīng)力會(huì)增加，造成邊坡穩(wěn)定性降低；外在：在浸水狀況下，水的浮力和水位升降產(chǎn)生的動(dòng)水壓力也會(huì)降低邊坡土體穩(wěn)定性。36第五節(jié)浸水路堤的穩(wěn)定性分析浸水路堤：受到季節(jié)性或長期浸水的第五節(jié)浸水路堤的穩(wěn)定性分析雙側(cè)浸水路堤水位變化示意圖單側(cè)浸水路堤水位變化示意圖浸水路堤除承受自重和行車荷載作用外，還受到水浮力和滲透動(dòng)水壓力的作用。水的浮力取決于浸水深度。滲透動(dòng)水壓力取決于水的落差（坡降）。37第五節(jié)浸水路堤的穩(wěn)定性分析雙側(cè)浸水路堤水位變化示意圖單側(cè)浸透水性強(qiáng)的砂性土路堤，動(dòng)水壓力較?。徽承酝谅返探?jīng)人工壓實(shí)后，透水性差，動(dòng)水壓力亦不大；粉質(zhì)亞砂或粉質(zhì)亞粘土等，浸水時(shí)邊坡穩(wěn)定性較差。浸水路堤填料應(yīng)進(jìn)行正確選擇并采取合理的施工工藝，盡量減小水位變化對(duì)路堤帶來的不利影響。路堤浸水部分采用較緩邊坡（1:2或更緩）。38透水性強(qiáng)的砂性土路堤，動(dòng)水壓力較?。宦返探糠植捎幂^緩邊坡一、假想摩擦角法適當(dāng)改變填料的內(nèi)摩擦角，利用非浸水時(shí)的常用方法，進(jìn)行浸水時(shí)的路堤穩(wěn)定性計(jì)算。路堤浸水，土基抗剪強(qiáng)度降低，表示為SB，浮力作用下重力減輕，Q降為QB，假想相當(dāng)于φ減小為φB。浸水后土基總強(qiáng)度：39一、假想摩擦角法適當(dāng)改變填料的內(nèi)摩擦角，利用非浸水時(shí)的常用方二、懸浮法假想用水的浮力作用間接抵消動(dòng)水壓力對(duì)邊坡的影響，即在計(jì)算抗滑力矩中，用降低后的內(nèi)摩擦角反映浮力的影響，而在計(jì)算滑動(dòng)力矩中，不考慮浮力作用，滑動(dòng)力矩沒有減小，用以抵償動(dòng)水壓力的不利影響。懸浮法計(jì)算圖式：1-滑動(dòng)面；2-降水曲面40二、懸浮法假想用水的浮力作用間接抵消動(dòng)水壓力對(duì)邊坡的三、條分法將土條分成浸水與干燥兩部分，并直接計(jì)入浸水的浮力和動(dòng)水壓力作用。浸水土條示意圖1-未浸水部分；2-浸水部分；3-降水線浸水土條重力Qi由上干和下濕兩者組成。41三、條分法將土條分成浸水與干燥兩部分，并直接計(jì)入浸水的浮力和濕重度：式中：—土的重度—水的容重，取9.8kN/m3—孔隙率浸水路堤的邊坡穩(wěn)定系數(shù)：式中：d—分段滲透動(dòng)水壓力作用線距圓心的垂直距離42濕重度：式中：—土的重度浸水路堤的邊坡穩(wěn)定系數(shù)：式中：d滲透動(dòng)水壓力：式中：I—滲流水力坡降（取用浸潤曲線的平均坡降）；

—浸潤曲線與滑動(dòng)弧之間的面積；—水的容重fx與cx有浸水與非浸水之分；未浸水，f2和c2為零；全浸水，f1和c1為零；部分浸水時(shí)f1>f2及c1>c2li不論浸水與否，近似取同一值。43滲透動(dòng)水壓力：式中：I—滲流水力坡降（取用浸潤曲線的平均坡降第六節(jié)路基邊坡抗震穩(wěn)定性分析對(duì)于路基邊坡，水平加速度a產(chǎn)生的水平力P危險(xiǎn)性最大，設(shè)計(jì)時(shí)假定P垂直于邊坡面，而且作用的方向朝外，此時(shí)對(duì)于邊坡穩(wěn)定最不利。式中：m—滑動(dòng)體的質(zhì)量(kg)Q—邊坡滑動(dòng)體的重力g—重力加速度(m/s2)KH—水平地震系數(shù)上述理論關(guān)系中還需引入修正系數(shù)CH=0.25，則實(shí)際采用的地震水平力為。44第六節(jié)路基邊坡抗震穩(wěn)定性分析對(duì)于路基邊坡，水平加速度a產(chǎn)生二、邊坡抗震穩(wěn)定性的計(jì)算45二、邊坡抗震穩(wěn)定性的計(jì)算45第七節(jié)陡坡路堤穩(wěn)定性一、陡坡路堤路堤修筑在陡坡上，且地面橫坡大于1:2，或在不穩(wěn)固山坡上時(shí)，路基不僅要作穩(wěn)定性分析，還要分析路堤沿陡坡或不穩(wěn)定山坡下滑的穩(wěn)定性。下滑的可能為：沿基底接觸面下滑;沿坡積層底面下滑；沿巖層節(jié)理或?qū)永砻嫦禄?。下滑的主要原因：地面橫坡較陡、基底土層較弱或強(qiáng)度不均勻。46第七節(jié)陡坡路堤穩(wěn)定性一、陡坡路堤路堤修筑在陡坡上，且1.當(dāng)基底是單一坡面，土體沿直線滑動(dòng)面整體下滑時(shí)，可按直線法。公式為：二、陡坡路堤邊坡穩(wěn)定性分析方法471.當(dāng)基底是單一坡面，土體沿直線滑動(dòng)面整體下滑時(shí)，可按直線2.當(dāng)滑動(dòng)面為多個(gè)坡度的折線傾斜面時(shí)，可將滑動(dòng)面上土體折線段劃分為若干條塊，自上而下分別計(jì)算各土體的剩余下滑力E=T-R/K，直到最后一塊的剩余下滑力為零時(shí)，由此確定穩(wěn)定性安全系數(shù)K。折線滑動(dòng)面法482.當(dāng)滑動(dòng)面為多個(gè)坡度的折線傾斜面時(shí)，可將滑動(dòng)面上土體折線第四章路基穩(wěn)定性分析計(jì)算第一節(jié)概述第二節(jié)直線滑動(dòng)面的邊坡穩(wěn)定性分析第三節(jié)曲線滑動(dòng)面的邊坡穩(wěn)定性分析第四節(jié)軟土地基的路基穩(wěn)定性分析第五節(jié)浸水路堤的穩(wěn)定性分析第六節(jié)路基邊坡抗震穩(wěn)定性分析49第四章路基穩(wěn)定性分析計(jì)算第一節(jié)概述1502第一節(jié)概述路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的對(duì)象：

高填方路堤、深挖方路塹、陡坡路堤、浸水路堤、滑坡體等不良工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件下的路基邊坡。路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的任務(wù)：

對(duì)路基邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析、驗(yàn)算，判斷其穩(wěn)定性并根據(jù)結(jié)果尋求安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的路基結(jié)構(gòu)形式和穩(wěn)定的邊坡值，或采取相應(yīng)的加固措施。51第一節(jié)概述路基邊坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的對(duì)象：3第一節(jié)概述滑坡(Landslide)

邊坡喪失其原有穩(wěn)定性，一部分土體相對(duì)于另一部分土體滑動(dòng)的現(xiàn)象稱滑坡。

土坡滑坡前征兆：坡頂下沉并出現(xiàn)裂縫，坡腳隆起。52第一節(jié)概述滑坡(Landslide)4第一節(jié)概述1、路基穩(wěn)定性分析的原因：土坡失穩(wěn)原因分析-內(nèi)部原因（1）土質(zhì)：各種土質(zhì)的抗剪強(qiáng)度、抗水能力是不一樣的，如鈣質(zhì)或石膏質(zhì)膠結(jié)的土、濕陷性黃土等，遇水后軟化，使原來的強(qiáng)度降低很多。（2）土層結(jié)構(gòu)：如在斜坡上堆有較厚的土層，特別是當(dāng)下伏土層(或巖層)不透水時(shí)，容易在交界上發(fā)生滑動(dòng)。53第一節(jié)概述1、路基穩(wěn)定性分析的原因：5第一節(jié)概述（3）邊坡外形：突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下緩的凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，當(dāng)土坡不高時(shí)尚可直立，但隨時(shí)間和氣候的變化，也會(huì)逐漸塌落。土坡失穩(wěn)原因分析-外部原因（1）降水或地下水的作用：持續(xù)的降雨或地下水滲入土層中，使土中含水量增高，土中易溶鹽溶解，土質(zhì)變軟，強(qiáng)度降低；還可使土的重度增加，以及孔隙水壓力的產(chǎn)生，使土體作用有動(dòng)、靜水壓力，促使土體失穩(wěn)，故設(shè)計(jì)斜坡應(yīng)針對(duì)這些原因，采用相應(yīng)的排水措施。54第一節(jié)概述（3）邊坡外形：突肚形的斜坡由于重力作用，比上第一節(jié)概述（2）振動(dòng)的作用：如地震的反復(fù)作用下，砂土極易發(fā)生液化；粘性土，振動(dòng)時(shí)易使土的結(jié)構(gòu)破壞，從而降低土的抗剪強(qiáng)度；施工打樁或爆破，由于振動(dòng)也可使鄰近土坡變形或失穩(wěn)等。（3）人為影響：由于人類不合理地開挖，特別是開挖坡腳；或開挖基坑、溝渠、道路邊坡時(shí)將棄土堆在坡頂附近；在斜坡上建房或堆放重物時(shí)，都可引起斜坡變形破壞。55第一節(jié)概述（2）振動(dòng)的作用：如地震的反復(fù)作用下，砂土極易第一節(jié)概述根本原因:邊坡中土體內(nèi)部某個(gè)面上的剪應(yīng)力達(dá)到了它的抗剪強(qiáng)度。具體原因：（1）滑面上的剪應(yīng)力增加；（2）滑面上的抗剪強(qiáng)度減小。56第一節(jié)概述根本原因:邊坡中土體內(nèi)部某個(gè)面上的剪應(yīng)8第一節(jié)概述對(duì)于邊坡不高的路基，例如不超過8.0m的土質(zhì)邊坡，不超過12.0m的石質(zhì)邊坡，按一般路基設(shè)計(jì)，采用規(guī)定的坡度值，不作穩(wěn)定性分析計(jì)算。

地質(zhì)與水文條件復(fù)雜、高填深挖或特殊需要的路基，應(yīng)進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性的分析計(jì)算，據(jù)此選定合理的邊坡坡度及相應(yīng)的工程技術(shù)措施。

對(duì)邊坡高度超過20m的路堤，邊坡形式宜用階梯型，邊坡坡率由穩(wěn)定性分析計(jì)算確定。合理選定巖石計(jì)算參數(shù)，如粘結(jié)力、內(nèi)摩擦角及單位體積重力。57第一節(jié)概述對(duì)于邊坡不高的路基，例如不超過8.0m的土邊坡穩(wěn)定分析假設(shè)：1.在用力學(xué)邊坡穩(wěn)定性分析法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)，為簡化計(jì)算，通常按平面問題來處理。2.松散的砂性土和礫(石)土具有較大的內(nèi)摩擦角φ和較小的粘聚力c，邊坡滑塌時(shí)，破裂面近似平面，在邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)可采用直線破裂面法。3.粘性土具有較大的粘聚力c，而內(nèi)摩擦角φ較小，破壞時(shí)滑動(dòng)面有時(shí)像圓柱形，有時(shí)像碗形，通常近似于圓曲面，故可采用圓弧破裂面法。58邊坡穩(wěn)定分析假設(shè)：1.在用力學(xué)邊坡穩(wěn)定性分析法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定路基邊坡穩(wěn)定的力學(xué)計(jì)算基本方法是分析失穩(wěn)滑動(dòng)體沿滑動(dòng)面上的下滑力T與抗滑力R，按靜力平衡原理，取兩者之比為穩(wěn)定系數(shù)K，即：

K=R/TK=1，表示下滑力與抗滑力相等，邊坡處于極限平衡狀態(tài)；K<1，邊坡不穩(wěn)定；K>1，邊坡穩(wěn)定。為安全可靠起見，工程上一般規(guī)定采用K≥1.20~1.30。59路基邊坡穩(wěn)定的力學(xué)計(jì)算基本方法是分析失穩(wěn)滑動(dòng)體沿滑動(dòng)面上邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)須將行車荷載換算成相當(dāng)于路基巖土層厚度，計(jì)入滑動(dòng)體的重力中去。換算土柱高可按寬度布置在行車部分范圍內(nèi)；或者考慮到路肩上有可能駛?cè)牖蛲Ｐ囕v，而分布在整個(gè)路基寬度上。60邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)須將行車荷載換算成相當(dāng)于路基巖土層厚式中：h0—行車荷載換算高度(m)L—前后輪最大軸距，標(biāo)準(zhǔn)車輛為12.8mQ—一輛重車的重力（標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載為550KN）N—并列車輛數(shù)，雙車道N=2，單車道N=1γ—路基填料的重度(kN/m3)B—荷載橫向分布寬度式中：b—后輪輪距，取1.8m

m—相鄰兩輛車后輪的中心間距，取1.3md—輪胎著地寬度，取0.6m61式中：h0—行車荷載換算高度(m)式中：b—后輪輪距，取1.邊坡的取值：對(duì)于折線形或階梯形邊坡，一般可取加權(quán)平均值。邊坡取值示意圖

取AB線取坡腳點(diǎn)和坡頂點(diǎn)的連線62邊坡的取值：邊坡取值示意圖取AB線取坡腳點(diǎn)和坡頂點(diǎn)的連線1第二節(jié)直線滑動(dòng)面的邊坡穩(wěn)定性分析直線法適用于砂土和砂性土（兩者合稱砂類土），土的抗力以內(nèi)摩擦力為主，粘聚力甚小。邊坡破壞時(shí)，破裂面近似平面。直線滑動(dòng)面示意圖a)高路堤b)深路塹c)陡坡路堤63第二節(jié)直線滑動(dòng)面的邊坡穩(wěn)定性分析直線法適用于砂土和式中：ω—滑動(dòng)面的傾角；f—摩擦系數(shù)，f=tanφ；L—滑動(dòng)面AD的長度；N—滑動(dòng)面的法向分力；T—滑動(dòng)面的切向分力；c—滑動(dòng)面上的粘結(jié)力；Q—滑動(dòng)體的重力。一、試算法直線滑動(dòng)面上的力系示意圖64式中：ω—滑動(dòng)面的傾角；一、試算法直線滑動(dòng)面上的力系示意圖1邊坡穩(wěn)定分析步驟：1、先假定路堤邊坡值；2、然后通過坡腳A點(diǎn)，假定3到4個(gè)可能的破裂面，求出相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)Ki值，得到關(guān)系曲線；3、在其上找到最小穩(wěn)定系數(shù)及其對(duì)應(yīng)的極限破裂角。

直線法計(jì)算圖

65邊坡穩(wěn)定分析步驟：直線法計(jì)算圖17純凈的粗中砂或干燥純凈的細(xì)砂時(shí)：由于砂類土的粘接力很小，一般可忽略不計(jì)。(C=0）當(dāng)K=1時(shí)：即抗滑力等于下滑力，滑動(dòng)面上土體處于極限平衡狀態(tài)，此時(shí)的坡度角稱為“天然休止角”，等于土體的內(nèi)摩擦角。K=1.25時(shí)：tgω=0.8tgφ。由此可見，用松散性填料修建的路堤其邊坡角的正切值，不宜大于填料摩擦系數(shù)0.8倍。66純凈的粗中砂或干燥純凈的細(xì)砂時(shí)：當(dāng)K=1時(shí)：18例4-1：對(duì)于純凈的粗中砂或干燥純凈的細(xì)砂，當(dāng)填料φ=40°時(shí)，如果采用1:1.5的路基邊坡，是否穩(wěn)定？解：當(dāng)填料φ=40°時(shí)，根據(jù)tgω=0.8tgφ=0.6713得ω=35°52′。對(duì)于1:1.5的路基邊坡。相應(yīng)的邊坡角θ=33°41′由于θ<ω,該邊坡穩(wěn)定。由此類推，如φ<40°，路基邊坡應(yīng)相應(yīng)放緩。67例4-1：對(duì)于純凈的粗中砂或干燥純凈的細(xì)砂，當(dāng)填料φ=40°二、解析法邊坡穩(wěn)定系數(shù)最小值：式中：

68二、解析法邊坡穩(wěn)定系數(shù)最小值：式中：20例題：某挖方邊坡，已知φ=25°，с=14.7kPa,γ=17.64kN/m3,H=6.0m?，F(xiàn)擬采用1:0.5的邊坡，試驗(yàn)算其穩(wěn)定性?？紤]到穩(wěn)定系數(shù)偏高，試求允許的邊坡度。求允許的最大高度。69例題：21第三節(jié)曲線滑動(dòng)面的邊坡穩(wěn)定性分析1.

原理假定土質(zhì)均勻，不計(jì)滑動(dòng)面以外的土體位移所產(chǎn)生的作用力，取單位長度，將滑動(dòng)體劃分為若干土條，計(jì)算各土條對(duì)于滑動(dòng)圓心的滑動(dòng)力矩Moi和抗滑力矩Myi，取兩力矩比值K為穩(wěn)定系數(shù)以判定是否穩(wěn)定。圓弧法的精度主要與劃分土條的數(shù)量有關(guān)，分段愈多結(jié)果愈精確，但計(jì)算愈繁瑣。一般可按實(shí)際情況劃分為8到10段。70第三節(jié)曲線滑動(dòng)面的邊坡穩(wěn)定性分析1.原理假定土質(zhì)均勻計(jì)算步驟:(1)通過坡腳任意選定滑動(dòng)面，半徑為R，縱向長為1米；(2)將土體分成若干個(gè)一定寬度的垂直土條，其寬度一般為2到4米；(3)

計(jì)算每個(gè)土條的土體重，并計(jì)算出兩個(gè)方向上的分力；(4)

計(jì)算每一小條滑動(dòng)面上的反力，即內(nèi)摩擦力和粘聚力；(5)以圓心為支點(diǎn)，半徑R為力臂，計(jì)算滑動(dòng)面上各力對(duì)圓心的滑動(dòng)力矩和抗滑力矩；圓弧法邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算圖

71計(jì)算步驟:圓弧法邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算圖23滑動(dòng)力矩抗滑力矩穩(wěn)定系數(shù)K值72滑動(dòng)力矩抗滑力矩穩(wěn)定系數(shù)K值242.

圖式1)4.5H法732.圖式252)36°線法742)36°線法26當(dāng)路基分層填筑，參數(shù)相差較大時(shí)，則參數(shù)C、φ、γ值可采用加權(quán)平均法求得。

75當(dāng)路基分層填筑，參數(shù)相差較大時(shí)，則參數(shù)C、φ、γ值可采用加權(quán)N=Gcosα＝ξβH2cosαT=Gsinα＝ξβH2sinα表解法邊坡穩(wěn)定性分析原理

二、條分法的表解將土體劃分各小塊，其寬為b、高為a、滑弧全長L，將此三者換算成邊坡高度Ｈ的表達(dá)式，即b=βHa=ξHL＝λH每1m長的土塊總量為G=ab·1·=ξβH2其法向和切向分力為76N=Gcosα＝ξβH2cosα表解法邊坡穩(wěn)定性分析原理穩(wěn)定系數(shù)77穩(wěn)定系數(shù)29三、條分法的圖解取K=1，令I(lǐng)=c/γH其中A和B是坡角α的函數(shù)四、解析法針對(duì)高塑性土，具體分為坡腳圓法和中點(diǎn)圓法。78三、條分法的圖解取K=1，令I(lǐng)=c/γH其中A和B是坡角α的第四節(jié)軟土地基的路基穩(wěn)定性分析軟土是由天然含水率大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質(zhì)所組成的土。軟土的抗剪強(qiáng)度低，填土后受壓，可能產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)或較大的沉降，從而導(dǎo)致路基的破壞。穩(wěn)定措施：對(duì)于薄層軟土，原則上應(yīng)清除換土；軟土層較厚，如果填土高度H超過軟土所容許的填筑臨界高度Hc，換土量較大，應(yīng)采取加固措施。79第四節(jié)軟土地基的路基穩(wěn)定性分析軟土是由天然含水率大一、臨界高度的計(jì)算軟土地基的臨界高度(Criticalheight)Hc，是指天然路基狀態(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(zhì)薄層軟土地基2）均質(zhì)厚層軟土路基式中：Hc—容許填土的臨界高度；

c—軟土的快剪粘結(jié)力；

γ—填土的容重；

Nw—穩(wěn)定因數(shù)，與路堤坡腳α及深度因素λ有關(guān)。80一、臨界高度的計(jì)算軟土地基的臨界高度(Critical二、路基穩(wěn)定性的計(jì)算方法1.總應(yīng)力法安全系數(shù)：式中：i,j—路堤填料內(nèi)的分條編號(hào)；PT—各土條在滑弧切線方向的下滑力的總和；Si—地基土內(nèi)（AB?。┑目辜袅?；Sj—路堤土內(nèi)（BC?。┑目辜袅?；Pj—土工織物每延米寬的設(shè)計(jì)拉力。81二、路基穩(wěn)定性的計(jì)算方法1.總應(yīng)力法安全系數(shù)：式中：33地基的抗剪強(qiáng)度采用總強(qiáng)度τ（天然十字板抗剪強(qiáng)度）或采用直剪快剪指標(biāo)的cq、φq值；路堤填料的抗剪強(qiáng)度則用直剪快剪指標(biāo)?？倯?yīng)力法計(jì)算的K值主要是為快速施工瞬時(shí)加載情況下提供的安全系數(shù)，而未考慮在路堤荷載作用下，土層固結(jié)所導(dǎo)致的土層總強(qiáng)度的增加。82地基的抗剪強(qiáng)度采用總強(qiáng)度τ（天然十字板抗剪強(qiáng)度）或采用直剪快2.有效固結(jié)應(yīng)力法可以求固結(jié)過程中任意時(shí)刻已知固結(jié)度的安全系數(shù)，但本身不計(jì)算固結(jié)度，只是將其作為已知條件。安全系數(shù)為：832.有效固結(jié)應(yīng)力法可以求固結(jié)過程中任意時(shí)刻已知固結(jié)第五節(jié)浸水路堤的穩(wěn)定性分析浸水路堤：受到季節(jié)性或長期浸水的沿河路堤、河灘路堤等。水通過內(nèi)在和外在兩個(gè)方面對(duì)路基邊坡穩(wěn)定性造成影響。內(nèi)在：土體含水量增加時(shí)，土的抗剪強(qiáng)度會(huì)下降而內(nèi)部剪應(yīng)力會(huì)增加，造成邊坡穩(wěn)定性降低；外在：在浸水狀況下，水的浮力和水位升降產(chǎn)生的動(dòng)水壓力也會(huì)降低邊坡土體穩(wěn)定性。84第五節(jié)浸水路堤的穩(wěn)定性分析浸水路堤：受到季節(jié)性或長期浸水的第五節(jié)浸水路堤的穩(wěn)定性分析雙側(cè)浸水路堤水位變化示意圖單側(cè)浸水路堤水位變化示意圖浸水路堤除承受自重和行車荷載作用外，還受到水浮力和滲透動(dòng)水壓力的作用。水的浮力取決于浸水深度。滲透動(dòng)水壓力取決于水的落差（坡降）。85第五節(jié)浸水路堤的穩(wěn)定性分析雙側(cè)浸水路堤水位變化示意圖單側(cè)浸透水性強(qiáng)的砂性土路堤，動(dòng)水壓力較小；粘性土路堤經(jīng)人工壓實(shí)后，透水性差，動(dòng)水壓力亦不大；粉質(zhì)亞砂或粉質(zhì)亞粘土等，浸水時(shí)邊坡穩(wěn)定性較差。浸水路堤填料應(yīng)進(jìn)行正確選擇并采取合理的施工工藝，盡量減小水位變化對(duì)路堤帶來的不利影響。路堤浸水部分采用較緩邊坡（1:2或更緩）。86透水性強(qiáng)的砂性土路堤，動(dòng)水壓力較小；路堤浸水部分采用較緩邊坡一、假想摩擦角法適當(dāng)改變填料的內(nèi)摩擦角，利用非浸水時(shí)的常用方法，進(jìn)行浸水時(shí)的路堤