路基路面工程ppt 4第四章路基稳定性分析计算

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第四章路基稳定性分析计算

ϕ = 40 o ，边坡：1.5，砂类土，判断是否失稳。边坡1：，砂类土，判断是否失稳。例：某路堤填料
解： tan ω = 0.8 tan ϕ = 0.8 tan 40 o = 0.8 × 0.8391 = 0.6713 因 tan θ = 1 = 0.6667 < 1.5 该边坡不会滑动。故该边坡不会滑动。
m m + cot θ cot ω + 1 = = cot ω − cot θ m + f a0 2 (m + 1) + 1 f + a0 a0 2 (m + 1) + m + a0
分子分母同除以
sin θ sin ω
= m+
m2 + 1 a0 (m 2 + 1) f + a0
F G ⋅ cos ω ⋅ tan ϕ + cL tan ϕ cL K= = = + T G sin ω tan ω G sin ω tan ϕ 2c sin θ = + ⋅ tan ω γH sin(θ − ω ) sin ω
令：
则：
2c a0 = f = tan ϕ γH sin θ K = f ⋅ cot ω + a0 ⋅ sin(θ − ω ) sin ω
f = tan ϕ
；
K min = ( f + 2a 0 )m + 2 a 0 ( f + a 0 )(m + 1)
2
（4-2-7）
利用(4-2-7)式式利用可求路堑边坡的最小稳定性系数；可求路堑边坡的最小稳定性系数；可在其他条件固定时反求稳定的边坡角（即确定边坡）；可在其他条件固定时反求稳定的边坡角（即确定边坡）；可在其他条件固定时计算路堑边坡的限制高度。可在其他条件固定时计算路堑边坡的限制高度。

路基路面教案(4章路基稳定性分析计算)

第四章路基稳定性分析计算§ 4-1 概述一、基本概念1、边坡破坏——滑动面，形状？与土质有关 ☆ 单一破坏面—静力平衡可求解未知力 ☆ 二个破坏面—一次超静定问题 ☆ 多个破坏面—多次超静定问题2、变为静定问题的假设按平面问题处理；砂性土和砾石土采用直线破裂面法；粘性土采用圆弧破裂面法。

3、近似算法的假设不考虑滑动土体内应力分布；滑动土体整体下滑；极限滑动面位置要通过试算来确定。

二、边坡稳定性分析的计算参数（一）土的计算参数；取值力求能与路基将来的实际情况一致1、路堑或天然边坡：原状土的容重γ、内摩擦角φ 、粘聚力c2、路堤边坡：取与现场压实度一致的压实土数据γ、φ、c3、边坡由多层土体构成：合理分段，直接取用不同土层的参数；较为粗略的采用加权平均法得到γ、φ、c （二）边坡取值折线形或阶梯形边坡取平均值。

（三）汽车荷载当量换算车辆按最不利情况排列，设计荷载换算为当量土柱高： γBL NQh =0（m ） h 0厚的当量土层可分布在行车道范围或整个路基宽度上；近似方法（如图解或表解等）计算时，亦可以不计算荷载的影响。

各参数见p73 三、边坡稳定性分析方法 1、力学分析法☆ 数解法：对每个假定的滑动面进行边坡稳定分析,找极限滑动面 ☆ 图解或表解法:将数据制成图表查用,此法简单,不如数解法精确 2、工程地质法：根据土类及状态，结合经验拟定边坡稳定值§ 4-2 直线滑动面的边坡稳定性分析方法一、试算法1、不纯净的均质砂类土路堤边坡（1）土楔ABD 沿假定破裂面AD 滑动，纵向长1m ，稳定系数为（2）稳定分析：通过坡脚A 点，假定3-4个可能的破裂面ωi ，按上式求稳定系数k i ，绘出k i ～ωi关系曲线。

在此曲线上找到K min 及对应的极限破裂面倾斜角ω。

（3）路堤填料为纯净的粗砂、中砂、细砂，取c=0，则稳定系数K=1时，tg φ=tg ω，滑动土体处于极限平衡状态，ω=φ；ω相当于自然休止角 K ＞1时，边坡稳定，与边坡高度无关 K ＜1时，不论边坡高度多少，都不能保持稳定2、成层不纯净的非均质砂类土边坡（路堤、路堑）通过坡脚A 点假定3～4个破裂面，按上式求相应的K 值，绘出K=f （ω）曲线及其水平切线，以确定K min 值。

路基路面工程第4章-路基稳定性分析

第3章内容回顾
1. 路基设计的一般要求(强度、稳定性、一般路基的概念） 2. 路基的类型与构造（路堤、路堑、半填半挖） 3. 路基设计（一般路基设计的内容、压实度） 4. 附属设施（取土坑、弃土堆、护坡道、碎落台、堆料坪、错车道）
四、路基稳定性分析
1. 概述
2. 直线滑动面的边坡稳定性分析
3. 曲线滑动面的边坡稳定性分析
近似使求解静不定问题变为静定问题，采用以下近似：
1.滑动土体沿滑动面整体滑动（刚塑体）,不考虑土体的相
对运动（不考虑内应力）；
2.土体在滑动面上达到极限平衡，滑动面唯一； 3.最不利滑动面，位置通过计算确定； 4.滑动面通过坡脚
路基稳定性分析的计算参数 1.土的计算参数
1.对于路堑天然边坡或地基部分，取原状土，测其容重γ，内摩擦角Φ，粘聚力c，根据实际情况采用原位剪切试验、直剪试验或三轴试验。 2.对路堤边坡：取与现场压实度一致的压实土试验数据
（1）施工期稳定分析：采用cu、Φu（直剪快剪或三轴不排水剪）
（2）运营期稳定分析（长期稳定性分析）：
采用ccu、Φcu（直剪固结快剪或三轴固结不排水剪）;
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
2.边坡稳定性分析边坡的取值
边坡稳定性分析时，对于折线形或阶梯形边坡，一般可取
平均值，如图1取AB线，图2则取坡脚点和坡顶点的连线。
，如图b，求出相应的稳定系数Ki值 •得出 Ki 与 ωi 的关系曲线，如图c
•在K=f(ω)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。
当砂类土忽略粘结力c时，有稳定系数如下：
若取K=1.25，则其边坡坡角不宜大于其内摩擦角的0.8倍。

路基路面工程(第2版)教学课件4第四章路基边坡稳定性分析

1. 浸水路堤的高度路堤的最低设计高程Ｈ=设计洪水位＋可能的壅水高＋波浪侵袭高＋安全高（0.5ｍ）
4.4 浸水路堤稳定性分析
《路基路面工程》
2. 浸水路堤的断面形式
浸水路堤的断面形式一般采用折线形或台阶形，设计水位以下的边坡坡率不陡于1:1.75，并宜用片石、块石防护。
应对浸水路堤边坡的稳定性进行验算。
4.4 浸水路堤稳定性分析
三、渗透动水压力的计算
渗透动水压力计算式：
D I AB w
《路基路面工程》
4.4 浸水路堤稳定性分析
《路基路面工程》
四、浸水路堤边坡稳定性分析
• 浸水路堤最不利的情况：最高洪水位骤然降落。
• 边坡稳定性分析的原理和方法：圆弧法（条分法）
• 注意浸水土条与未浸水土条的基本参数的变化即可： ➢ 土条浸水与未浸水部分的重度不同；
4.2 边坡稳定性分析的计算参数
荷载分布宽度
（1）分布在行车道（路面）的范围： h0
γ
路基填料的重度γ
（2）分布在整个路基宽度上：
h0
γ
路基填料的重度γ
（3）不计（图解法和表解法）。
《路基路面工程》
第四章一般路基设计
第3节边坡稳定性分析方法
4.3 边坡稳定性分析方法
《路基路面工程》
一、力学经验法
《路基路面工程》
第四章一般路基设计
第1节边坡稳定性分析原理
4.1 边坡稳定性分析原理
《路基路面工程》
一、边坡稳定性分析方法
1. 工程地质法（比拟法）比拟自然山坡、人工边坡，地层土质、水文状况，稳定边坡高度、
形式和坡率。经验法 2. 力学分析法——极限平衡法

4路基稳定性分析计算

7
第一节概述

根本原因: 边坡中土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度。具体原因：（1）滑面上的剪应力增加；（2）滑面上的抗剪强度减小。
8
第一节概述
对于边坡不高的路基，例如不超过8.0m的土质边坡，不超过12.0m的石质边坡，按一般路基设计，采用规定的坡度值，不作稳定性分析计算。对边坡高度超过20m的路堤，边坡形式宜用阶梯型，边坡坡率由稳定性分析计算确定。地质与水文条件复杂、高填深挖或特殊需要的路基，应进行边坡稳定性的分析计算，据此选定合理的边坡坡度及相应的工程技术措施。合理选定岩石计算参数，如粘结力、内摩擦角及单位体积重力。
5
第一节概述
（3）边坡外形：突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下缓的凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，当土坡不高时尚可直立，但随时间和气候的变化，也会逐渐塌落。

土坡失稳原因分析-外部原因
（1）降水或地下水的作用：持续的降雨或地下水渗入土层中，使土中含水量增高，土中易溶盐溶解，土质变软，强度降低；还可使土的重度增加，以及孔隙水压力的产生，使土体作用有动、静水压力，促使土体失稳，故设计斜坡应针对这些原因，采用相应的排水措施。
例4-1：对于纯净的粗中砂或干燥纯净的细砂，当填料 φ=40°时，如果采用1:1.5的路基边坡，是否稳定？解：当填料φ=40°时，根据 tgω=0.8tgφ=0.6713得ω=35°52´。对于1:1.5的路基边坡。相应的边坡角θ=33°41´ 由于θ<ω,该边坡稳定。由此类推，如φ<40°，路基边坡应相应放缓。
第四章路基稳定性分析计算
第一节概述第二节直线滑动面的边坡稳定性分析第三节曲线滑动面的边坡稳定性分析第四节软土地基的路基稳定性分析第五节浸水路堤的稳定性分析第六节路基边坡抗震稳定性分析

第四章路基稳定性分析计算(路基工程)

路基工程第四章路基稳定性分析计算4.1边坡稳定性分析原理4.2直线滑动面的边坡稳定性分析4.3曲线滑动面的边坡稳定性分析4.4软土地基的路基稳定性分析4.5浸水路堤的稳定性分析4.6路基边坡抗震稳定性分析一、边坡稳定原理：力学计算基本方法是分析失稳滑动体沿滑动面上的下滑力T与抗滑力R，按静力平衡原理，取两者之比值为稳定系数K，即K=RT1、假设空间问题—>平面问题（1）通常按平面问题来处理（2）松散的砂性土和砾（石）土在边坡稳定分析时可采用直线破裂法。

（3）粘性土在边坡稳定分析时可采用圆弧破裂面法。

一、边坡稳定原理：⏹一般情况下，对于边坡不高的路基（不超过8.0的土质边坡，不超过12.0m的石质边坡），可按一般路基设计，采用规定的边坡值，不做稳定性分析；⏹地质与水文条件复杂，高填深挖或特殊需要的路基，应进行边坡稳定性分析计算，据此选定合理的边坡及相应的工程技术。

一、边坡稳定原理：边坡稳定分析时，大多采用近似的方法，并假设：（1）不考虑滑动土体本身内应力的分布。

（2）认为平衡状态只在滑动面上达到，滑动土体整体下滑。

（3）极限滑动面位置需要通过试算来确定。

二、边坡稳定性分析的计算参数：（一）土的计算参数：1、对于路堑或天然边坡取：原状土的容重γ，内摩擦角和粘聚力2、对于路堤边坡，应取与现场压实度一致的压实土的试验数据3、边坡由多层土体所构成时（取平均值）c = i=1n c i ℎii=1n ℎitanφ= i=1n ℎi tgφii=1n ℎiγ= i=1n γi ℎii=1n ℎi第一节边坡稳定性分析原理二、边坡稳定性分析的计算参数：（二）边坡稳定性分析边坡的取值：对于折线形、阶梯形边坡：取平均值。

（三）汽车荷载当量换算：边坡稳定分析时，需要将车辆按最不利情况排列，并将车辆的设计荷载换算成当量土柱高，以ℎ0表示：ℎ0=NQγBL式中：N—横向分布的车辆数（为车道数）；Q—每辆重车的重力，kN（标准车辆荷载为550kN）；L—汽车前后轴的总距；B—横向分布车辆轮胎最外缘之间的距离；B=Nb+（N-1）m+d式中：b—后轮轮距，取1.8m；m—相邻两辆车后轮的中心间距，取1.3m；d—轮胎着地宽度，取0.6m；三、边坡稳定性分析方法：一般情况，土质边坡的设计，先按力学分析法进行验算，再以工程地质法予以校核，岩石或碎石土类边坡则主要采用工程地质法，有条件时可以力学分析进行校核。

（路基路面工程课件）第四章（路基稳定性分析计算）

第四章路基边坡稳定性设计§4-1 概述§4-2 直线滑动面的边坡稳定性分析§4-3 曲线滑动面的边坡稳定性分析§4-4 陡坡路堤稳定性分析§4-5 浸水路堤的稳定性分析§4-6 路基边坡抗震稳定性分析§4-1 概述边坡稳定性设计的对象:高填深挖路堤、陡坡路堤、浸水路堤、以及滑坡或软土等不利条件下的特殊路基坡脚圆中点圆坡外圆直线形（砂性土）1:m圆弧形（粘性土）破裂面的位置情况失稳岩土体的型态特征:一、边坡稳定的原理为能求解这些静不定问题，需要做些假定，使其成为静定问题：路基边坡稳定的力学计算基本方法是分析失稳滑动体沿着滑动面上的下滑力T与抗滑力R,按照平衡原理，取两者之比值为稳定系数K251201.~.≥=TR K二、边坡稳定性分析的计算参数（一）土的计算参数路基稳定性分析所需土的实验资料（一）土的计算参数（二）边坡稳定性分析边坡的取值（三）汽车荷载当量换算三、边坡稳定性分析方法力学分析法§4-2 直线滑动面的边坡稳定性计算砂类土边坡用试算法试算法基本步骤N WTBDA1:m Nt g φc LHα解析法cos sin f W cL K W αα⋅+=sin2sin 2sin sinsin HL W c K f ctg H γβαββαγβαα-=⋅=⋅+⋅-⋅（）因则（）0002()()cHK f ctg ctg αγαααβα==++-令0dK d α=由，得最危险破裂面倾角min 00022()csc K ctg m f ααααα=+++最小稳定系数为: （）对于沙性土的路堑边坡，如右图所示。

土楔ABD沿破裂面AD,其稳定系数为：HX iib RW Ih oN iτiφαil ih i§4-3 圆弧滑动面的边坡稳定性计算圆弧法假定滑动面为一圆弧。

适用于:边坡有不同的土层；均质的土边坡，部分被淹没；均质土坝，局部发生渗漏；边坡为折线或台阶形的粘土性路基或路堑。

第四章路基稳定性验算ppt课件

K fA c B
H
式中：Ｈ——边坡高度，ｍ；Ａ、Ｂ——取决于几何尺寸的系数，查表2-1-4-2；ｃ——土的粘结力，kPa；ｆ——土的内摩擦系数，f
＝tan 。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定.描述圆心辅助线的两种确定方法； 5.描述陡坡路堤稳定性验算的思路、步骤及适用性,会选择路基稳定性的加固措施。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程
主要内容
❖ 第一节概念 ❖ 第二节高路堤和深路堑的边坡稳定性验算 ❖ 第三节陡坡路堤的稳定性验算
图2-1-4-7 36°法确定圆心辅助线 a）考虑行车荷载时；b）不计行车荷载时
病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程
2.表解法按条分法进行路基边坡稳定性验算时计算工作量较大，所以对均质、直线形边坡路堤，滑动面通过坡脚，坡顶为水平并延伸到无限时，可用表解法进行验算。如图2-1-4-8所示，稳定系数为：
病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程
第一节概述
❖ 路基边坡稳定性分析验算，是路基设计的主要内容之一。
❖ 边坡稳定性分析和验算方法: 力学验算法工程地质法
❖ 其中:在力学验算法数解法图解或表解法
第二节高路堤和深路堑的边坡稳定性验算
路堤边坡高度超过20m时称为高路堤；土质挖方边坡高度超过20m或岩石挖方边坡高度超过30m时称为深路堑。

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m——相邻两辆车后轮中心间距，取1.3m
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二、基本分析方法
第一节概述
路基边坡稳定的力学计算，基本方法是分析失稳滑动体沿滑动面上的下滑力T与抗滑力R，按静力平衡原理，取两者之比值为稳定系数K，即：
K=R/T
K=1时，边坡处于极限平衡状态 K<1时，边坡不稳定
为安全起见，工程上一般规定采用K>=1.20～1.25 作为路基边坡稳定的界限值。
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一、试算法
第二节直线滑动面的边坡稳定性分析
通过A点假定了3～4个可能的破裂面，求出相应的K1、 K2、K3、K4，绘出K=f(ω)曲线及水平切线以定出Kmin及最危险倾斜角。
对于砂类土，可取c＝0，则
K = tanϕ tan ω
1 平衡 >1 稳定 <1 不稳定
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第二节直线滑动面的边坡稳定性分析
数
解
法⎨ຫໍສະໝຸດ ⎧直线法－砂性土
⎨ ⎩
圆
弧
法
－
粘
性
土
⎪
⎪⎪ ⎨
图
解
法
⎪ ⎩
表
解
法
⎪
⎪
⎪工程地质法
⎪
⎪⎩
多层土体的计算参数：c、tgφ、γ取加权平均值— —适用于粗略分析
边坡取值：取平均值① ，取坡顶与坡脚点连线②
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一、概述
第一节概述
汽车荷载当量换算
按车辆最不利组合，将车辆的设计荷载换算成当量土柱高。即以
第四章路基稳定性分析计算
土木建筑工程学院
邓苗毅
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主要内容：
主要内容
第一节第二节第三节第四节第五节第六节
概述直线滑动面的边坡稳定性分析曲线滑动面的边坡稳定性分析软土地基的路基稳定性分析浸水路堤的稳定性分析路基边坡抗震稳定性分析
2
一、概述
第一节概述
任务：对路基边坡和地基的稳定性进行分析和验算，以寻求合理的路基形式和稳定的边坡取值。
6
1
第二节直线滑动面的边坡稳定性分析砂类土路基边坡，渗水性强、粘性差，边坡稳定主要靠其内摩擦力，失稳土体的滑动面近似直线。
7
一、试算法
第二节直线滑动面的边坡稳定性分析
K
=
R T
=
N
×
f T
+
cL
=
Q×
cosω tanϕ Q sin ω
+
cL
式中：ω—滑动面的倾角； f—摩擦系数，f=tanψ； L—滑动面AD的长度 N—滑动面的法向分力 T—滑动面的切向分力 c—滑动面上的粘结力 Q—滑动体的重力
相等压力的土层厚度代替荷载，以 h0表示，h0称荷载当量土柱高度。
h0
=
NQ BLγ
B = Nb+(N −11)m+d
N——横向分布车辆数,双车道N=2,单车
道N=1
Q——车重 kN
γ——路基填料的容重 kN/m3
L——汽车前后轮最大轴距 m
B——荷载横向分布宽度 m
d——轮胎着地宽度 m
b——后轮轮距，取1.8m
对象：地质和水文条件复杂、高填深挖或特殊需要的路基
基本假设：
①不考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滑动面位置通过试算确定。
参数取值：
γ（容重）、c（黏结力）、φ（内摩擦角）
3
一、概述
方法
第一节概述
⎧
⎪ ⎪
力
学
分
析
法
⎧ ⎪
二、解析法（以路堑边坡为例)
分析过程见课本： Kmin = ( f + 2a)��