路基边坡设计

(二）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 。 ㈠所需土的试验资料：
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
1、直线法：
1）均质砂类土路堤边坡
2）均质砂类土路堑边坡
T N Q
R Q cos tan cL K T Q sin ( f )c ot cot( )
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
※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
边坡稳定性分析时，对于折线型或阶梯形边坡，一 般可取平均值。
h1 h2
※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
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
第二节
陡坡路堤稳定性验算
地面横坡陡于1：2.5（土质路堤）或陡于1：2（不易风化的 岩石基底）或不稳固山坡上的路堤，需验算路堤边坡的稳定性 以预防路堤沿地面陡坡下滑。 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
验算中：①应采用滑动面附近较为软弱的土的有关数据 ②假定滑动面上土体沿滑动面整体滑动
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
剩余下滑力E指滑动面上 的土体下滑力T与抗滑 力R之差值，并考虑安 全系数K（规范规定K 大于等于1.3）
得
K
1 (Wi tan i ci bi ) i 1 mai
n
W sin
i 1 i
n
i
Wi 土条
i
竖向力，KN，包括土条自重及竖向外力，
①当土条滑弧位于地基中时：
Wi UWdi Wti Qi
②当土条滑弧位于路堤中时：
Wi Wti Qi
Wdi 土条i地及部分重力
2、圆弧法
粘性土滑坍时破裂面为曲面近似为圆弧滑动面 ※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
a
假设滑动面上抗剪强度与切向力平衡:
1 Ti ( N i tan i ci li ) K
把b式带入a式
b
ci l i Wi sin i K Ni 1 cos i tan i sin i K
K
N i tan i 1
U Wti Qi 地基平均固结度
土条i路堤部分重力
土条i竖向外力
第三节 浸水路堤稳定性 一、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。 二、渗透动水压力的作用
第四章 路基边坡稳定性设计
一般路基——套用典型横断面图（无需论证和验算） 高路基、深路堑、浸水沿河路堤、特殊地质地段的路基个别设 计，稳定性验算用以确定合理的路基横断面形式
第一节
边坡稳定性分析原理与方法
一、边坡稳定原理 ㈠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

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，从新拟订横 断面，在按下述方法进行边坡稳定性分析 ⑴4.5H法 步骤： ①由坡脚A向下引垂线量取路堤高H c ②由c沿水平线量取4.5H设D
三、渗透动水压力的计算
D I 0 W
0
—浸润曲线与滑动面之间的土体面积 —水的容重，取10kn/
m3
w
三、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
③在A点作与边坡夹角β1，B点作与水平线夹角β2的两 直线AO、BO交与O点 ④连接DO并向外延伸 4.5H法精确用于分析重要建筑物的稳定性 ⑵36º 法 方法：坡顶B处作与坡顶水平线成36º 的直线BE
2、毕肖普法 路堤的堤身稳定性、路堤和地基的整体稳定性 已采用简化的毕肖普法进行分析计算。
Wi Ti sin i N i cos i 0
※（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。
由圆弧法边坡稳定系数以及
n
bi li cos i
得到边坡稳定系数
Wi tan i ci bi 1 i 1 cos i tan i sin i K K n Wi sin i i 1 1 mai cos i tan i sin i 取 K
h
h3
㈢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。
b-每一车辆的轮胎外缘之间的距离 d- 相邻两辆车轮台之间的净距
h0
B=Nb+(N-1)d
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。 三、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。
R E T K
1、直线滑动面陡坡路堤稳定性验算 滑动面为单一坡度的倾斜面。
R 1 E T Q sin (Q cos tan cL) K K
※当验算设得下滑力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