第四章路基穩(wěn)定性

設計1精選ppt第四章路基穩(wěn)定性

設計1精選ppt第一節(jié)概述1、邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象路基邊坡滑坍是公路上常見的破壞現(xiàn)象之一。在巖質(zhì)或土質(zhì)山坡上開挖路塹，有可能因自然平衡條件被破壞或者因邊坡過陡，使坡體沿某一滑動面產(chǎn)生滑坡。對河灘路堤、高路堤或軟弱地基上的路堤，因水流沖刷、邊坡過陡或地基承載力過低而出現(xiàn)填方土體（或連同原地面土體）沿某一剪切面產(chǎn)生坍塌。2精選ppt第一節(jié)概述1、邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象2精選ppt汶川徹底關大橋

3精選ppt汶川徹底關大橋3精選ppt汶川徹底關大橋4精選ppt汶川徹底關大橋4精選ppt

2、影響路基邊坡穩(wěn)定性的因素

1).邊坡土質(zhì)2).工程質(zhì)量與經(jīng)濟3).邊坡的幾何形狀4).水文條件

5).地震及其他震動荷載3、邊坡穩(wěn)定性設計方法

路基邊坡穩(wěn)定性分析與驗算的方法很多，歸納起來有力學驗算法（力學分析法和圖解法）和工程地質(zhì)法兩大類。力學驗算法又叫極限平衡法，假定邊坡沿某一形狀滑動面破壞，按力學平衡原理進行計算。因此，根據(jù)滑動面形狀的不同，又分為直線法，圓弧法和折線法三種。5精選ppt2、影響路基邊坡穩(wěn)定性的因素

1).邊坡土質(zhì)2).工程力學驗算的基本假定是：

1）破裂面以上的不穩(wěn)定土土體沿破裂面作整體滑動，不考慮其內(nèi)部的應力分布不均和局部移動

2）土的極限狀態(tài)只在破裂面上達到平衡3）極限滑動面位置要通過試算來確定。缺點：不能分析下滑體的中的真實內(nèi)力和反力，不能得到其中的應力和變形，只有一個安全系數(shù)。路基邊坡穩(wěn)定計算，穩(wěn)定系數(shù)：安全系數(shù)K一般采用1.20~1.30，作為邊坡路基穩(wěn)定性分析的極限值6精選ppt力學驗算的基本假定是：

1）破裂面以上的不穩(wěn)定土土體沿破4荷載當量高度計算

把車輛荷載換算成當量土柱高，即以相等壓力的土層厚度來代替荷載，叫當量高度，用h0表示

7精選ppt4荷載當量高度計算

把車輛荷載換算成當量土柱高沿線路走向8精選ppt沿線路走向8精選ppt橫斷面9精選ppt橫斷面9精選ppt第二節(jié)直線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析1、適用范圍直線法適用于不純凈的勻質(zhì)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，破裂面近似平面。10精選ppt第二節(jié)直線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析1、適用范圍10精選ppt◆2、試算法11精選ppt◆2、試算法11精選ppt二、解析法要求得穩(wěn)定性系數(shù)的最小值需對上式進行求導，取得：12精選ppt二、解析法要求得穩(wěn)定性系數(shù)的最小值12精選ppt陡坡路堤及其穩(wěn)定性(補充)

1、陡坡路堤

陡坡路堤是指修筑在陡坡（地面橫坡大于1:2-1:2.5）上及不穩(wěn)固山坡上的路堤2、陡坡路堤的穩(wěn)定性問題：

路堤有沿陡坡或不穩(wěn)定山坡下滑的可能性，涉及穩(wěn)定問題，有以下幾種可能情況：1）基底接觸面較陡或強度較弱，路堤整體沿基底接觸面滑動；2）路堤修筑在較厚的軟弱土層上，路堤連同其下的軟弱土層沿某一滑動面滑動；3）基底巖層強度不均勻，致使路堤沿某一最弱層面滑動。

13精選ppt陡坡路堤及其穩(wěn)定性(補充)1、陡坡路堤13精選ppt

3、陡坡路堤穩(wěn)定性分析(補充)：

陡坡路堤產(chǎn)生下滑的主要原因是地面橫坡較陡、基底土層軟弱或強度不均勻，因此，計算參數(shù)應取滑動面附近較軟弱的土的實測數(shù)據(jù)，并考慮浸水后的強度降低。一般可在基底開挖臺階時選擇測試數(shù)據(jù)中較低的值并按受水浸濕的程度予以適當折減。陡坡路堤的穩(wěn)定性分析假定路堤整體沿滑動面下滑，因此，穩(wěn)定性分析方法可按滑動面形狀分為直線法和折線法。

14精選ppt14精選ppt陡坡路堤穩(wěn)定性分析方法⑴直線法：當基底為單一坡面，土體沿直線滑動面整體下滑時，可用直線滑動面法進行分析。穩(wěn)定系數(shù)按下式計算：

F=(Q+P)cos×f+cLT=(Q+P)sin穩(wěn)定系數(shù)：K=F/T

15精選ppt陡坡路堤穩(wěn)定性分析方法⑴直線法：當基底為單一坡面，土體沿直⑵折線法：當滑動面為多個坡度的折線傾斜面時，可將滑動面上土體按折線段劃分為著干條塊，自上而下分別計算各土體的剩余下滑力，根據(jù)最后一塊的剩余下滑力的數(shù)值判斷路堤的整體穩(wěn)定性。穩(wěn)定分析過程如下：16精選ppt⑵折線法：當滑動面為多個坡度的折線傾斜面時，可將滑動面上土

最后一塊土體的下滑力大于零時，則認為路堤不穩(wěn)定；否則，認為路堤是穩(wěn)定的。17精選ppt最后一塊土體的下滑力大于零時，則認為路堤不穩(wěn)定第三節(jié)曲線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析

土的粘力使邊坡滑動面多呈現(xiàn)曲面，通常假定為圓弧滑動面。圓弧滑動面的邊坡穩(wěn)定的計算方法有條分法及簡化的表解和圖解法等。圓弧法適用于粘土，土的抗力以粘聚力為主，內(nèi)摩擦力力較小。邊坡破壞時，破裂面近似圓柱形。1.原理:將圓弧滑動面上的土體劃分為若干豎向土條，依次計算每一土條沿滑動面的下滑力和抗滑力，然后疊加計算出整個滑動土體的穩(wěn)定性。2、適用條件：成層，勻質(zhì)邊坡；各種形式的粘性路基，路塹邊坡。18精選ppt第三節(jié)曲線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析土的粘力使邊坡滑2、圓弧滑動面的圖式

重點：圓弧圓心確定為了較快地找到極限滑動面，減少試算工作量，根據(jù)經(jīng)驗，極限滑動圓心在一條線上，該線即是圓心輔助線。確定圓心輔助線可以采用4.5H法或36°線法。

4.5H法：過E向下作垂直EF=H，過F作水平線FM=4.5H，過E作一線EI與ES夾β1角，過S作IS與水平線夾角β2，交于I點，連IM作延長線，在其上取O1、O2、O3點，求K1、K2、K3，取小值。19精選ppt2、圓弧滑動面的圖式4.5H法：過E向下作垂直EF=H，過大量計算表明①當土的內(nèi)摩擦角=0時，最危險圓弧滑動面為一通過坡腳的圓弧，其圓心為I點。②當土的內(nèi)摩擦角不為0時，最危險圓弧滑動面也為一通過坡腳的圓弧，其圓心在IM的延長線上。⑵36°線法①由荷載換算土柱高頂點作與水平線成36°角的線EF，即得圓心輔助線。②由坡頂處作與水平線成36°角的線EF，即為圓心輔助線。20精選ppt大量計算表明20精選ppt3、計算式21精選ppt3、計算式21精選ppt計算步驟：1、過邊坡腳取圓弧，劃分一定寬度的垂直土條。一般取寬度2－4m。2、計算每條土重,并進行分解3、計算每一小段滑動面上的抗滑力矩和滑動力矩。4、計算總的抗滑力矩和滑動力矩5、求穩(wěn)定系數(shù)條分法是一種試算法，應選取不同圓心位置和不同半徑進行計算，求最小的安全系數(shù)，如果Kmin=1.25-1.50之間，則邊坡穩(wěn)定，否則重新計算。22精選ppt計算步驟：22精選ppt條分法分析步驟IabcdiβiABH2.任選一圓心O，確定滑動面，將滑動面以上土體分成幾個等寬或不等寬土條3.每個土條的受力分析

靜力平衡1.按比例繪出土坡剖面

NiTiWi23精選ppt條分法分析步驟IabcdiβiABH2.任選一圓心O，確定滑條分法分析步驟ⅡabcdiβiOCRABHNiTiWi4.滑動面的總滑動力矩

5.滑動面的總抗滑力矩

6.確定安全系數(shù)

24精選ppt條分法分析步驟ⅡabcdiβiOCRABHNiTiWi4.滑

路堤各層填料性質(zhì)不同（計算參數(shù)：內(nèi)摩擦角、粘結力、重度不同）時，所采用驗算數(shù)據(jù)可按加權平均法求得。25精選ppt路堤各層填料性質(zhì)不同（計算參數(shù)：內(nèi)摩擦角、粘二、條分法的表解和圖解條分法計算工作量較大，可以簡化為表解法和圖解法，此法不計行車荷載，圓心位置用36o法確定。1、定義:將分析結果繪制成系列圖表，結合相應公式求K的一種邊坡穩(wěn)定分析方法.2、公式:K=fA+c/rH×B例：路堤高12m，頂寬16m，土的c＝10KPa，f=0.404,r＝16.8KN/m3邊坡坡度1：1.5，用表解法分析K.26精選ppt二、條分法的表解和圖解26精選ppt第四節(jié)軟土地基穩(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，主要有淤泥、淤泥質(zhì)土及泥炭。軟土分為四種：河海沉積、湖泊沉積、江灘沉積、沼澤沉積軟土的危害：強度低，填土受壓，可能產(chǎn)生側向滑動或較大沉降，導致路基破壞。采取措施：薄層軟土：換填土；軟土層較厚：進行穩(wěn)定分析,看是否達到要求，從而采取加固措施;或者采用其他結構物-修筑橋梁。臨界高度：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。27精選ppt第四節(jié)軟土地基穩(wěn)定性分析軟土是由天然含水率大、壓縮性高、1、臨界高度的計算1）均質(zhì)薄層軟土地基2）均質(zhì)厚層軟土路基Hc——容許填土的臨界高度；c——軟土的快剪粘結力；γ——填土的容重；Nw——穩(wěn)定因數(shù)，其值與路堤坡角及深度因素=（d+H）/H有關。28精選ppt1、臨界高度的計算Hc——容許填土的臨界高度；28精選ppt臨界高度的計算29精選ppt臨界高度的計算29精選ppt本章總結直線法試算法（選擇幾條滑動面）解析法（重點掌握4－3～4－7公式的應用）圓弧滑動面法條分法的表解和圖解臨界高度

30精選ppt本章總結直線法30精選ppt第四章路基穩(wěn)定性

設計31精選ppt第四章路基穩(wěn)定性

設計1精選ppt第一節(jié)概述1、邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象路基邊坡滑坍是公路上常見的破壞現(xiàn)象之一。在巖質(zhì)或土質(zhì)山坡上開挖路塹，有可能因自然平衡條件被破壞或者因邊坡過陡，使坡體沿某一滑動面產(chǎn)生滑坡。對河灘路堤、高路堤或軟弱地基上的路堤，因水流沖刷、邊坡過陡或地基承載力過低而出現(xiàn)填方土體（或連同原地面土體）沿某一剪切面產(chǎn)生坍塌。32精選ppt第一節(jié)概述1、邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象2精選ppt汶川徹底關大橋

33精選ppt汶川徹底關大橋3精選ppt汶川徹底關大橋34精選ppt汶川徹底關大橋4精選ppt

2、影響路基邊坡穩(wěn)定性的因素

1).邊坡土質(zhì)2).工程質(zhì)量與經(jīng)濟3).邊坡的幾何形狀4).水文條件

5).地震及其他震動荷載3、邊坡穩(wěn)定性設計方法

路基邊坡穩(wěn)定性分析與驗算的方法很多，歸納起來有力學驗算法（力學分析法和圖解法）和工程地質(zhì)法兩大類。力學驗算法又叫極限平衡法，假定邊坡沿某一形狀滑動面破壞，按力學平衡原理進行計算。因此，根據(jù)滑動面形狀的不同，又分為直線法，圓弧法和折線法三種。35精選ppt2、影響路基邊坡穩(wěn)定性的因素

1).邊坡土質(zhì)2).工程力學驗算的基本假定是：

1）破裂面以上的不穩(wěn)定土土體沿破裂面作整體滑動，不考慮其內(nèi)部的應力分布不均和局部移動

2）土的極限狀態(tài)只在破裂面上達到平衡3）極限滑動面位置要通過試算來確定。缺點：不能分析下滑體的中的真實內(nèi)力和反力，不能得到其中的應力和變形，只有一個安全系數(shù)。路基邊坡穩(wěn)定計算，穩(wěn)定系數(shù)：安全系數(shù)K一般采用1.20~1.30，作為邊坡路基穩(wěn)定性分析的極限值36精選ppt力學驗算的基本假定是：

1）破裂面以上的不穩(wěn)定土土體沿破4荷載當量高度計算

把車輛荷載換算成當量土柱高，即以相等壓力的土層厚度來代替荷載，叫當量高度，用h0表示

37精選ppt4荷載當量高度計算

把車輛荷載換算成當量土柱高沿線路走向38精選ppt沿線路走向8精選ppt橫斷面39精選ppt橫斷面9精選ppt第二節(jié)直線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析1、適用范圍直線法適用于不純凈的勻質(zhì)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，破裂面近似平面。40精選ppt第二節(jié)直線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析1、適用范圍10精選ppt◆2、試算法41精選ppt◆2、試算法11精選ppt二、解析法要求得穩(wěn)定性系數(shù)的最小值需對上式進行求導，取得：42精選ppt二、解析法要求得穩(wěn)定性系數(shù)的最小值12精選ppt陡坡路堤及其穩(wěn)定性(補充)

1、陡坡路堤

陡坡路堤是指修筑在陡坡（地面橫坡大于1:2-1:2.5）上及不穩(wěn)固山坡上的路堤2、陡坡路堤的穩(wěn)定性問題：

路堤有沿陡坡或不穩(wěn)定山坡下滑的可能性，涉及穩(wěn)定問題，有以下幾種可能情況：1）基底接觸面較陡或強度較弱，路堤整體沿基底接觸面滑動；2）路堤修筑在較厚的軟弱土層上，路堤連同其下的軟弱土層沿某一滑動面滑動；3）基底巖層強度不均勻，致使路堤沿某一最弱層面滑動。

43精選ppt陡坡路堤及其穩(wěn)定性(補充)1、陡坡路堤13精選ppt

3、陡坡路堤穩(wěn)定性分析(補充)：

陡坡路堤產(chǎn)生下滑的主要原因是地面橫坡較陡、基底土層軟弱或強度不均勻，因此，計算參數(shù)應取滑動面附近較軟弱的土的實測數(shù)據(jù)，并考慮浸水后的強度降低。一般可在基底開挖臺階時選擇測試數(shù)據(jù)中較低的值并按受水浸濕的程度予以適當折減。陡坡路堤的穩(wěn)定性分析假定路堤整體沿滑動面下滑，因此，穩(wěn)定性分析方法可按滑動面形狀分為直線法和折線法。

44精選ppt14精選ppt陡坡路堤穩(wěn)定性分析方法⑴直線法：當基底為單一坡面，土體沿直線滑動面整體下滑時，可用直線滑動面法進行分析。穩(wěn)定系數(shù)按下式計算：

F=(Q+P)cos×f+cLT=(Q+P)sin穩(wěn)定系數(shù)：K=F/T

45精選ppt陡坡路堤穩(wěn)定性分析方法⑴直線法：當基底為單一坡面，土體沿直⑵折線法：當滑動面為多個坡度的折線傾斜面時，可將滑動面上土體按折線段劃分為著干條塊，自上而下分別計算各土體的剩余下滑力，根據(jù)最后一塊的剩余下滑力的數(shù)值判斷路堤的整體穩(wěn)定性。穩(wěn)定分析過程如下：46精選ppt⑵折線法：當滑動面為多個坡度的折線傾斜面時，可將滑動面上土

最后一塊土體的下滑力大于零時，則認為路堤不穩(wěn)定；否則，認為路堤是穩(wěn)定的。47精選ppt最后一塊土體的下滑力大于零時，則認為路堤不穩(wěn)定第三節(jié)曲線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析

土的粘力使邊坡滑動面多呈現(xiàn)曲面，通常假定為圓弧滑動面。圓弧滑動面的邊坡穩(wěn)定的計算方法有條分法及簡化的表解和圖解法等。圓弧法適用于粘土，土的抗力以粘聚力為主，內(nèi)摩擦力力較小。邊坡破壞時，破裂面近似圓柱形。1.原理:將圓弧滑動面上的土體劃分為若干豎向土條，依次計算每一土條沿滑動面的下滑力和抗滑力，然后疊加計算出整個滑動土體的穩(wěn)定性。2、適用條件：成層，勻質(zhì)邊坡；各種形式的粘性路基，路塹邊坡。48精選ppt第三節(jié)曲線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析土的粘力使邊坡滑2、圓弧滑動面的圖式

重點：圓弧圓心確定為了較快地找到極限滑動面，減少試算工作量，根據(jù)經(jīng)驗，極限滑動圓心在一條線上，該線即是圓心輔助線。確定圓心輔助線可以采用4.5H法或36°線法。

4.5H法：過E向下作垂直EF=H，過F作水平線FM=4.5H，過E作一線EI與ES夾β1角，過S作IS與水平線夾角β2，交于I點，連IM作延長線，在其上取O1、O2、O3點，求K1、K2、K3，取小值。49精選ppt2、圓弧滑動面的圖式4.5H法：過E向下作垂直EF=H，過大量計算表明①當土的內(nèi)摩擦角=0時，最危險圓弧滑動面為一通過坡腳的圓弧，其圓心為I點。②當土的內(nèi)摩擦角不為0時，最危險圓弧滑動面也為一通過坡腳的圓弧，其圓心在IM的延長線上。⑵36°線法①由荷載換算土柱高頂點作與水平線成36°角的線EF，即得圓心輔助線。②由坡頂處作與水平線成36°角的線EF，即為圓心輔助線。50精選ppt大量計算表明20精選ppt3、計算式51精選ppt3、計算式21精選ppt計算步驟：1、過邊坡腳取圓弧，劃分一定寬度的垂直土條。一般取寬度2－4m。2、計算每條土重,并進行分解3、計算每一小段滑動面上的抗滑力矩和滑動力矩。4、計算總的抗滑力矩和滑動力矩5、求穩(wěn)定系數(shù)條分法是一種試算法，應選取不同圓心位置和不同半徑進行計算，求最小的安全系數(shù)，如果Kmin=1.25-1.50之間，則邊坡穩(wěn)定，否則重新計算。52精選ppt計算步驟：22精選ppt條分法分析步驟IabcdiβiABH2.任選一圓心O，確定滑動面，將滑動面以上土體分成幾個等寬或不等寬土條3.每個土條的受力分析

靜力平衡1.按比例繪出土坡剖面

NiTiWi53精選ppt條分法分析步驟IabcdiβiABH2.任選一圓心O，確定滑條分法分析步驟ⅡabcdiβiOCRABHNiTiWi4.滑動面的總滑動力矩

5.滑動面的總抗滑力矩

6.確定安全系數(shù)

54精選ppt條分法分析步驟ⅡabcdiβiOCRABHNiTiWi4.滑

路堤各層填料性質(zhì)不同（計算參數(shù)：內(nèi)摩擦角、粘結力、重度不同）時，所采用驗算數(shù)據(jù)可按加權平均法求得。55精選ppt路堤各層填料性質(zhì)不同（