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第三章 边坡稳定性分析


(2)36º 法 方法:坡顶E处作与坡顶水平线成36º 的直线EF
二、
浸水路堤稳定性分析
1、河滩路堤受力: 普通路堤外力、自重、浮力(受水浸 泡产生浮力)、渗透动水压力(路堤两侧 水位高低不同时,水从高的一侧渗透到低 的一侧产生动水压力) 最不利情况:水位降落时动水压力指 向河滩两侧边坡,尤其当水位缓慢上涨而 集聚下降时,对路堤最不利。
※1、圆弧法基本步骤:
①通过坡脚任意选定可能滑动面AB,半径 为R,纵向单位长度,滑动土体分条(5~8) ②计算每个土条重Gi(土重、荷载重)垂 直滑动面法向分力 ③计算每一段滑动面抵抗力NitgΦ(内摩擦 力)和粘聚力cLi(Li为I小段弧长)
④以圆心o为转动圆心,半径R为力臂。 计算滑动面上各点对o点的滑动力矩和抗 滑力矩。
当量土柱高度的计算公式为:
荷载分布宽度: ⑴可分布在行车道宽度范围内 ⑵考虑实际行车有可能偏移或车辆停放在 路肩上,也可认为H1厚当量土层分布于整 个路基宽度上。
第二节 路基稳定性分析与设计验算
一、边坡稳定性分析方法: ※力学分析法: 1、数解法—假定几个滑动面力学平衡原理计 算,找出极限滑动面。 2、图解或表解法—在计算机或图解的基础上, 制定图或表,用查图或查表来进行,简单不精确。 ㈠力学分析法: 直线法—适用于砂土和砂性土(两者合称砂 性土)破裂面近似为平面。 圆弧法—适用于粘性土,破裂近似为圆柱形
※路堤各层填料性质不同时,所采用验算数据可按加权平 均法求得。
(二)边坡稳定分析的边坡取值
边坡稳定分析时,对于折线形边坡或阶梯 形边坡,在验算通过坡脚破裂面的稳定性 时,一般可取坡度平均值或坡脚点与坡顶 点的连线坡度。
(三)汽车荷载当量换算
路基承受自重作用、车辆荷载(按车 辆最不利情况排列,将车辆的设计荷 载换算成相当于土层厚度h0 ) h0称为车辆荷载的当量高度或换算高 度。
2、危险圆心辅助线的确定
(1)4.5H法 ①由坡脚E向下引垂线量取路堤高H ②由F沿水平线量取4.5H设M ③计算平均边坡io,并连接ES虚线,在E点作与边坡夹角β1,S点作 与水平线夹角β2的两直线EI、SI交与I点 ④连接MI并向外延伸 ,则此线即为圆心辅助线, 4.5H法精确,用于分析重要建筑物的稳定性
M 滑动 (Ti Ti) R
⑤求稳定系数k
⑥再假定几个可能的滑动面,计算相应k值 在圆心辅助线MI上绘出,稳定系数k1, k2……kn对应于O1,O2……On的关系曲线K=f (O)与曲线f(O)相切即为极限滑动面kmin 在1.25~1. 5之间 ⑦稳定系数k取值 [k]=1.25~1.50 当计算k小于容许值[k]应放缓边坡,重新拟 订横断面,再按上述方法进行边坡稳定性分析
第三章 边坡稳定性分析
c 5 ~ 20 KPa
第一节 概述
路基在常年大气雨雪的作用下,土的粘聚 力和内摩擦角减小,边坡可能出现滑坍失 稳。因此,高填深挖路基、桥头引道和沿 河路堤等都要作稳定性验算。
一、边坡稳定原理与方法
(一)边坡稳定原理 1、破裂面 (1)用力学方法进行边坡稳定性分析时, 为简化计算,都按平面问题处理 (2)松散的砂性土和砾石内摩擦角较大, 粘聚力较小,破裂面近似直线破裂面法。 (3)粘性土粘聚力较大,内摩擦角较小, 破裂时滑动面为圆柱形、碗形,近似于圆 曲面,采用圆弧破裂面法
※若算得第n块土体下滑力En为负值,则 可不列入下一块土体的计算(保守算法) En平行于各相应土块的滑动面,最后一块 土体En为正值时土体不稳定 剩余下滑力:En≤0稳定 En>0不稳定
3、稳定措施:
⑴改善基底状况,增加滑动面的摩擦力或减小滑动 力 清除松软土层,夯实基底,使路堤位于坚实的硬层 上 开挖台阶,放稳坡度,减小滑动力 路堤上方排水,阻止地面水浸湿基底 ⑵改变填料及断面形式: 采用大颗粒填料,嵌入地面 放缓坡脚处边坡,以增加抗滑力 ⑶在坡脚处设支挡结构物 石砌护脚、干砌或浆砌挡土墙
(一)直线法:
Kmin 1.25
K值一般取1.25~1.5
(二)圆弧法
粘性土滑坍时破裂面为曲面近似为圆弧滑动面
(二)圆弧法
1、条分法: ①将圆弧滑动面上土体划分为若干竖条 ②依次计算每一土条沿滑动面的下滑力和抗滑力 ③叠加计算整个土体的稳定性 计算精度与分段数有关越大越精确,一般为8~ 10段。结合横断面特性,划分在边坡或地面坡度 变化处以简化计算。 假定:(1)土体均质,各向同性 (2)滑动面通过坡脚 (3)不计各土条间侧向力的作用
(二)
陡坡路堤稳定性验算
1、滑动面为单一坡度倾斜面时(直线滑动面稳定性验算) 整个路堤沿直线斜坡面滑动的下滑力E为
T:滑动面上的土体下滑力 R:抗滑力 K:安全系数
1、直线滑动面陡坡路堤稳定性验算
※当验算得下滑力E为零或负值时,此路堤可认为是稳定的即: E≤0路堤稳定
2、折线滑动面稳定性验算 步骤: ①将折线划分为几个直线段路堤按各直线划分为若干块土体 ②从上侧山坡到下侧山坡,逐块计算每块沿滑动面的下滑力 ③最后一块土体下滑力大于零不稳定,小于或等于零稳定
三、
陡坡路堤稳定性验算
(一)陡坡路堤 地面横坡陡于1:2.5,需验算路堤边坡的稳定性 以预防路堤沿地面陡坡下滑。 下滑原因:地面横坡较陡、基底土层软弱、强度 不均匀,以及地面水或地下水的共同作用,导致 路堤下滑力增大,接触面或软弱面土体抗剪强度 显著降低。
滑动面可分为:路堤沿基底接触面滑动 路堤连同基底下的山坡覆盖层沿 基岩面下滑
2、在进行边坡稳定性分析时,近似方法并 假定 (1)不考虑滑动主体本身内应力的分布 (2)认为平衡状态只在滑动面上达到,滑 动主体整体下滑 (3)极限滑动面位置通过试算来确定
二、边坡稳定性分析的计算参数
路堑:天然土层中开挖,土类别、性质天然生成 的 路堤:人工填筑物、填料性质和类别多为人为因 素控制,对于土的物理力学数据的选用以及可能 出现的最不利情况,力求能与路基将来实际情况 一致 。 (一)所需土的试验资料: 1、对于路堑或天然边坡取:原状土的容重r,内 摩擦角Φ,粘聚力c 2、对路堤边坡:取与现场压实度一致的压实土试 验数据。 r 、 Φ、 c 同上
二、
浸水路堤稳定性分析
2、渗透动水压力的计算
3、河滩路堤边坡稳定性验算。 河滩路堤最不利情况:最高洪水位骤然降落时 通常采用圆弧法(条分法)计算公式如下:
注意情况:
1、砾石、片石等无粘性透水材料填筑的路堤水位 变化时,不发生动水压力D=0,C=0,Cb=0 2、用不透水或透水极小的粘性土填筑的路堤水位 变化时,不发生动水压力D=0 3、用一般粘性土(亚粘土、亚砂土)填筑的路堤 水位变化时,堤身产生动水压力 必须绘制浸润曲线(假定为直线,坡度为降落曲 线的平均坡度)用前式计算 4、河滩路堤的安全系数,一般规定不小于1.25, 按最大洪水位验算时,其安全系数可采用k≥1.15
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