路基稳定性分析
路基稳定性分析
1、工程地质比拟法
经过长期的生产实践和大量的经验的积累
2、力学验算法
建立模型，受力分析。 两种相辅相成，可互相核对，作出正确合理的评价。
路基稳定性分析的力学验算方法
极限平衡法的基本的假设条件： ** 平面问题的假设； ** 滑动体整体下滑，极限平衡状态之发生在滑动面上； ** 滑动土体视作本身无变形的刚体，内应力不考虑。
在工程设计中，判断边坡稳定性的大小习惯上采用 边坡稳定安全系数来衡量。l955年，毕肖普(A.W.Bishop) 明确了土坡稳定安全系数的定义：
式中： f ——沿整个滑裂面上的平均抗剪强度；
f Ks
(2.1)
K s ——边坡稳定安全系数。 按照上述边坡稳定性概念，显然，>1，土坡稳定；<1， 土坡失稳；=1，土坡处于临界状态。 毕肖普的土坡稳定安全系数物理意义明确，概念清楚， 表达简洁，应用范围广泛，在边坡工程处治中也广泛应 用。其问题的关键是如何寻求滑裂面，如何寻求滑裂面 上的平均抗剪强度和平均剪应力τ。
1 Si (ci li Ni f i ) Ks
式中：ci ,
fi
li
-----条块滑动底面处岩土的粘聚力和摩擦系 数； fi tani ,i 为岩土的内摩擦角； -----条块滑动底面的长度。
要使整个土体达到力的平衡，其未知力有：每一土条底 部的有效法向反力，共n个；两相邻土条分界面上的法向条 间力Ei，共n-1个，切向条间力Ti，共n-1个；两相邻土条间 力Xi及Ei合力作用点位置Zi，共n-1个；每一土条底部切力Si 及法向力Ni的合力作用点位置ai，共n个。另外，滑体的安 全系数Ks，l个。
条分法实际上是一种刚体极限平衡分析法。其基本思 路是：假定边坡的岩土体坡坏是由于边坡内产生了滑动面， 部分坡体沿滑动面而滑动造成的。滑动面上的坡体服从破 坏条件。假设滑动面已知，通过考虑滑动面形成的隔离体 的静力平衡，确定沿滑面发生滑动时的破坏荷载，或者说 判断滑动面上的滑体的稳定状态或稳定程度。 该滑动面是人为确定的，其形状可以是平面、圆弧面、 对数螺旋面或其他不规则曲面。隔离体的静力平衡可以是 滑面上力的平衡或力矩的平衡。隔离体可以是一个整体， 也可由若干人为分隔的竖向土条组成。由于滑动面是人为 假定的，我们只有通过系统地求出一系列滑面发生滑动时 的破坏荷载，其中最小的破坏荷载要求的极限荷载与之相 应的滑动面就是可能存在的最危险滑动面。
第四章路基稳定性分析计算（路基工程）
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=R T1、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 ?ii=1n ?itanφ= i=1n ?i tgφii=1n ?iγ= i=1n γi ?ii=1n ?i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?0表示：0=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。
第三章路基稳定性分析解析
公路—Ⅰ级和公路—Ⅱ级汽车荷载，L=12.8m
B——横向分布车辆轮胎外缘之间总距，m
B Nb （N 1）d
b——每一辆车轮胎外缘之间的距离，m d——相邻两辆车轮胎之间的净距，m
2.荷载分布方式
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，也可认为当量土层
四、各种方法的应用——针对不同的填方土质和可能的破坏形式
（一）填方高边坡
1.砂性土边坡：平面滑动面 法验算； 2.粘性土边坡或软弱地基：圆弧法（宜于使用简化Bishop法） 验算路堤稳定性和路堤——地基整体稳定性。 3.针对工况考虑其他外力影响和安全系数 （1）施工期 （2）运营期——新建成和已建成 （3）集中降雨、浸水路堤（考虑渗透动水压力和浮力）和地震 （考虑地震力）
（二）挖方高边坡
——土质高于20m，岩质高于30m或不良地质地段挖方边坡
基于地质勘察，针对可能的破坏形式
1.规模较大的碎裂结构岩质边坡和土质边坡采用简化Bishop法； 2.可能产生直线形破坏的边坡采用平面滑动面 法； 3.可能残生折线形破坏的边坡采用不平衡推力法； 4.对于结构复杂的岩质边坡，可配合采用赤平投影法和、实体比 例投影法和楔形滑动面法； 5.针对工况采用不同的外力组合和安全系数。 （1）正常工况——天然状态下的工况； （2）非正常工况Ⅰ——暴雨或连续降雨状态； （3）非正常工况Ⅱ——地震
根据不同土类及其所处的状态，经过长期的生产实践和大量的 资料调查，拟定边坡的稳定值参考数据，在设计时，将影响边 坡稳定的因素作比拟，采用类似条件下的稳定边坡值。
（一）平面滑动面法
K F Q cos tan cL
T
NO.2 路基稳定性分析
最末块剩余下滑力En
措施
• 附:(1)此传递系数法 适用于陡坡路堤和路堑边坡的稳定检算， 也适用于滑坡推力计算； (2)堑顶开裂裂缝深度的估算P教材39
黏性土路堑边坡在堑顶处常可能出现因干缩或张力作用而产生的近于竖直的 裂缝,其深度hc为:
hc
2c
0
r tan(45 ) 2
裂缝积水 静水压力
§2-1
滑动面为平面的边坡稳定性检算/P教材25
砂性土边坡:直线破裂面法(假定整体滑动,滑面为平面)
适用于砂土和砂性土边坡
砂堆
经济VS安全
§2-1
滑动面为平面的边坡稳定性检算/P教材25
解决两个问题 : 一、已知滑面AD，判断稳定性(求K) 如图2-2，不稳定土体ABCD沿AB面整体线性下滑,滑体重Q= γSABCD
已知滑坡主轴断面如下图所示（1：200，米格纸），滑 19kN / m c 5kPa 10.5 体为碎石土堆积层， 滑床为风化严重的页岩、泥岩（可看为密实土层），试 判断此滑坡的稳定性。 (其中L1=15m,L2=15,L3=10m,L4=17m； 1=40º , 2=20º ,3=-5º ,4=10º ；1班K＝1.05，2班K＝1.10，3 班K＝1.15，4班K=1.20，詹班K＝1.25)
– 边坡稳定分析的方法比较多，但总的说来可分为两大 类，即以极限平衡理论为基础的条分法和以弹塑性理 论为基础的数值计算方法。
复习思考题
1、路基稳定性设计中所用各种近似方法的基本假定？ 2、分别指出路堑与路堤边坡稳定性验算时所需土的实 验资料有哪些？ 3、行车荷载是怎样计入路基边坡稳定性计算的？ 4、路基边坡稳定性验算的目的何在？ 5、指出非浸水路堤边坡稳定性验算时，圆弧滑动面条 分法计算中抵抗力矩与滑动力矩的各组成部分。在什么 情况下小条块沿滑动面的切向分力也起抗滑作用？ 6、简述圆弧法验算边坡稳定性时，确定滑弧圆心轨迹 的辅助线的基本方法？
11路基的稳定性分析与路基填土压实检测方法
则此时边坡的稳定程度或安全系数FS可用 抗滑力与下滑力来表示，即
为了保证土坡的稳定性，安全系数 FS 值一般不小于 1.25 ，特殊情况下可允许减小到 1.15 。
2) 圆弧条分法 两种： 圆弧滑动法
圆弧条分法
根据大量的观测表明，粘性土自然山坡、人
工填筑或开挖的边坡在破坏时，破裂面的形状多
呈近似的圆弧状。
3
路堤设计的两种基本形式
1) 填土路堤
①路堤的填料 路堤填料按其在路堤不同部位的特点，可以有以 下不同要求：
(i)基面以下基床部分的填料，因受列车动荷载作用以
及大气降水、气温变化的影响，为了确保其良好的工作 状态和几何形状，应先用在压实后动强度高、亲水性差 的优良填料。
(ii) 路堤坡面部分的填料一方面受大气降水和气温变
第十一讲
目的：
路基的稳定性分析
了解特殊条件下的边坡稳定性分析。掌握路基边坡稳定 性分析计算方法，包括：直线破裂面法、圆弧条分法。 重点： 路基边坡稳定性分析计算方法 难点： 路基边坡稳定性分析计算方法
一、路基设计与施工的重要性
土石方土木结构物 路基是轨道的基础，也称线路下部结构。
如果路基不稳定，则自然影响上部结构的稳 定和使用。但由于客观和人为的多种因素的影响， 在实际工作中，从技术标准到设计施工，能真正 把路基工程当作基础、当作一种土木结构物对待 是较困难的。而习惯称之为“土石方”。
化的作用，另一方面它还起着防止核心土体受力外挤的
作用。所以边坡部分填料应选用抗风化、能在水、温变 化中保持稳定和对核心部分土体起疏干、增强作用的填 料。
(iii)堤身基床以下边坡以内的部分土体，主要受列车即 轨道静荷载及路堤本身的自重作用，在路堤施工中应压实 到要求的密实度，以确保其稳固和减少线路运营后的沉降
高速铁路路基稳定性分析与设计
高速铁路路基稳定性分析与设计高速铁路的发展已经成为现代交通运输领域的重要方向之一。
而在高速铁路的建设中，路基的稳定性是至关重要的，它直接关系到列车运行的安全和舒适性。
因此，高速铁路的路基稳定性分析与设计是一个关键的工作环节。
首先，对于高速铁路的路基稳定性分析，需要从地质条件、水文地质条件、地下水位、降雨情况、地震烈度等方面进行全面的调查和分析，以确定土壤的力学性质。
在分析中，可以利用现代地质探测技术，如地质雷达、地震勘探、土壤采样等，获取更加准确的地质数据。
同时，还需要进行地质灾害风险评估，对可能存在的地质灾害进行辨识和预测，以便采取相应的防治措施。
其次，在高速铁路路基的设计中，要充分考虑土壤的力学性质和承载能力。
在选择路基类型时，需要根据不同地质条件和设计要求来确定具体的设计方案，例如选择填筑路基或挖方路基。
在路基设计中，需要进行土壤力学参数的计算和选取，以确定合适的填土层厚度和路基底土的强度要求。
此外，还需要考虑路肩、边沟等配套设施的设计，以确保路基的稳定性。
为了提高高速铁路的路基稳定性，还可以采取一些辅助措施。
例如，可以在路基表面进行特殊处理，如铺设防渗透层、加设护坡等，以提高路基的抗水性和抗冲刷性。
同时，还可以进行路基加固设计，使用加筋土工格栅等土木工程材料来增强路基的承载能力和稳定性。
此外，路基建设过程中还要注意施工质量的控制，确保各项工程质量指标符合设计要求。
最后，高速铁路的路基稳定性需要进行定期监测和维护。
通过对路基的应力、变形等参数进行实时监测，可以及时发现并解决潜在的问题。
同时，对路基进行定期检修和维护，如清理排水系统、补充路床材料、修复路面等，以延长路基的使用寿命，并确保列车的运行安全。
总之，高速铁路的路基稳定性分析与设计是一个非常关键且复杂的工作。
只有通过全面的地质调查、科学的设计和加固措施以及定期的监测维护，才能确保高速铁路的路基稳定性，提供安全、高效和舒适的运输服务。
路基稳定性分析
S i + E i − E i -1） cos α i = W i sin α i + Q i cos α i （ ∆ E i = E i − E i - 1 = W i tg α i + Q i − S i sec α
∑(
yi
c iℓ i + N if i )R = Ks
∑W X
i
i
+ ∑ Qi Z i
i i
αi Wi Qi Si Ni αi
Ks =
∵ N i = Wi cos α i − Qi sin α i
∑(C ℓ + N f ) z (W Sinα + Q ) ∑ R
i i i i i i
+ (W i cos α i − Q i sin α i ) f i ] Ks zi y ∑ (W i Sin α i + Q i R ) 一般情况下， 相比很小， 相差不大， 一般情况下，Qi与Wi相比很小，或Zi与Yi相差不大，则Qi ·Zi/R近似用 近似用 Qicosαi代替。 α 代替。 ∑[Ciℓi + (Wi cosαi −Qi sin αi ) fi ] Ks = ∑(Wi Sinαi +Qi cosαi )
∑ [C ℓ =
i
i
此法因为未考虑条间力，故算出的 偏小 偏低可达10%~20% 偏小。 10%~20%， 此法因为未考虑条间力，故算出的Ks偏小。偏低可达10%~20%，过 于保守，但计算简单，故广泛采用，不过仅适用于园弧滑动面情况。 于保守，但计算简单，故广泛采用，不过仅适用于园弧滑动面情况。
路基设计对城市道路稳定性的影响分析
路基设计对城市道路稳定性的影响分析一、研究背景随着城市化进程的加快，城市道路建设日益成为城市规划的重要组成部分。
城市道路作为城市交通系统的基础，其稳定性对于保障市民出行安全、提高道路通行效率以及维护城市形象具有重要意义。
由于城市道路设计、施工和管理等方面的问题，道路稳定性问题时常出现，给市民带来不便和安全隐患。
对城市道路稳定性影响因素进行深入研究，以期为道路设计提供科学依据，提高道路稳定性具有重要的理论和实践意义。
随着路基工程学科的发展，越来越多的学者开始关注路基设计对城市道路稳定性的影响。
路基设计是道路工程中的关键环节，其主要目的是通过合理的地基处理、路面结构设计和排水系统设置等手段，降低道路在各种工况下的变形和破坏，确保道路在使用过程中具有良好的承载能力和稳定性。
路基设计还需要充分考虑地质条件、气候条件、交通荷载等因素，以满足不同地区、不同用途的道路需求。
本研究将从路基设计的角度出发，分析其对城市道路稳定性的影响，探讨如何通过优化路基设计来提高道路的稳定性。
通过对现有相关文献的综述，梳理路基设计对城市道路稳定性的影响因素及其作用机理；其次，结合实际案例分析，探讨不同类型道路在路基设计方面的差异及其对稳定性的影响；提出针对性的改进措施和建议，为今后城市道路工程设计提供参考。
1. 城市道路交通现状及问题交通拥堵：由于私家车数量的快速增长，道路通行能力不足以满足日益增长的交通需求，导致城市道路交通拥堵现象严重。
特别是在早晚高峰时段，道路拥堵现象尤为明显，影响了市民的出行效率和生活质量。
交通事故频发：由于道路设计不合理、交通管理不到位等原因，城市道路交通事故频发。
城市道路交通事故占全部交通事故的比例较大，给人民群众的生命财产安全带来严重威胁。
环境污染：城市道路交通对环境污染的影响不容忽视。
尤其是汽车尾气排放，严重影响了空气质量，加剧了雾霾天气的发生。
道路施工过程中产生的扬尘、噪音等污染物也对环境造成了一定程度的破坏。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
㈠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
※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。
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。
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，破裂面近似为圆弧形
1、直线法：
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
计算滑动面上各点对o点的滑动力矩和抗滑力矩。 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 ⑵4.5H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
确定依据：岩性、地质构造、岩石边的坡高风度 化破
碎岩石程种类 度、边坡高风化度程度、地下水及20 地面水。 20~30
轻度
1∶0.1~1∶0.2
1∶0.1~1∶0.2
取值：见下表 1.各种岩浆岩
2.厚层灰岩、硅钙质砂砾岩
中等
1∶0.1~1∶0.3
1∶0.2~1∶0.4
3.片麻、石英、大理石
严重
1∶0.2~1∶0.4
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
⑶36º法
方法：坡顶B处作与坡顶水平线成36º的直线 BE
㈡工程地质法
适用：当路线穿越砾石类、岩石类地区时， 路堑边坡主要运用工程地质法确定。
边坡形式：直线岩形石、路堑折边线坡坡形率、台阶形
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
※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
3不计各土条间侧向力的作用 ※（1）条分法基本步骤： 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（8~10） ②计算每个土条重Gi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。
1∶0.3~1∶0.5
极重
1∶0.3~1∶0.75
1∶0.5~1∶1.0
1.中薄层砂砾岩 2.中薄层灰岩 3.较硬的板岩、千枚岩
轻度 中等 严重 极重
1∶0.1~1∶0.2 1∶0.1~1∶0.3 1∶0.2~1∶0.4 1∶0.3~1∶0.75
1∶0.1~1∶0.2 1∶0.2~1∶0.4 1∶0.3~1∶0.5 1∶0.5~1∶1.0
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、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。 ※工程地质法：通过地质条件对比拟定边坡坡率 ㈠力学分析法：
(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。
第三章 路基稳定性分析
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
轻度
1∶0.1~1∶0.2
1∶0.1~1∶0.2
1.薄层砂页岩互层 2.千枚岩、云母、绿泥石片岩
中等 严重
1∶0.1~1∶0.3 1∶0.2~1∶0.4
1∶0.2~1∶0.4 1∶0.3~1∶0.5
极重
1∶0.3~1∶0.75
1∶0.5~1∶1.0
第三节 陡坡路堤稳定性验算 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。
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
※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