路堑边坡稳定分析(郑颖人院士)
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加筋土是一种在土中加入加筋材料而形成的复合土。
在土中加入加筋材料可以提高土的强度,增强土体的稳定性。
土工加筋技术通过在土中加入加筋材料而使整个土工系统的力学性能得到改善和提高的一种土工加固方法,形成的结构亦称为加筋土结构。
加筋土陡坡和加筋土挡墙与传统支挡结构相比,具有以下优点[1]:(1)结构新颖、造型美观。
加筋土结构新颖,巧妙地利用了面板、填料和加筋带。
面板可根据环境和需要构思出各种图案,与景观、环境、相邻建构物等配套协调。
(2)技术简单、施工方便。
加筋土结构虽然机理复杂,但结构简单,技术容易掌握,需要的施工机械极少,不需专门的施工机具,施工十分方便。
(3)要求较低、节省材料。
加筋土各组成部分对材料的要求不高,大宗材料为加筋土填料(一般填土),其来源广泛,易于获得,能较显著地节省材料用量。
(4)施工速度快、工期短。
加筋土结构由于技术简单、施工容易方便,而且材料用量少,现场土石方量减少,圬工量大大减少,从而相应地缩短了工期。
(5)适应性强,应用广泛。
加筋土技术的应用经过几十年的发展,已从公路路堤、路肩发展到应用于其他各种支挡结构和边坡防护。
1工程概况该段路堑属于剥蚀低丘地貌。
场区位于山坡中下部,山坡较为平缓,自然坡度约18~25°,山顶高程约90m ,地形稍有一定的起伏,山上植被发育,山下为村庄民居和荔枝种植地,坡面斜平。
依据勘察资料,揭露地层岩性如下:碎石土、亚粘土,揭露厚度0.50~3.80m ;全风化砂岩、粉砂质泥公路路堑边坡加筋土挡墙处治的稳定性分析胡小告1,魏浩2,3(1.安徽省公路运输管理局,安徽合肥230022;2.河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏南京210098;3.河海大学岩土工程科学研究所,江苏南京210098)摘要:以广东省某高速公路路堑边坡滑坡加筋土挡墙处治方案为研究对象,详细地分析了加筋土处治公路路堑滑坡的优缺点;分别运用极限平衡理论与有限元强度折减法计算路堑边坡加筋前后稳定性安全系数;将极限平衡理论与有限元强度折减法计算结果相结合,对该滑坡加筋土边坡处治技术进行稳定性分析评估。
常用条分法的核心假定与郑颖人统一格式验证1、简化Janbu法:假定:土条侧向力的倾角β为常数,等于边坡的平均坡度Ωα且为0,即β=Ωα=0。
验证:T i=tanβi E i,其中βi为定值,又β=0,则tanβi=0,即T i=0,所以对应统一格式T i=A i E i+X i,则A i=0,X i=0,符合假定统一格式。
2、陆军工程师团法:假定:土条侧向力的倾角β为常数,等于边坡的平均坡度Ωα,即β=Ωα。
验证:T i=tanβi E i,所以对应统一格式T i=A i E i+X i,则A i=tanβi=tanΩα,X i=0,符合假定统一格式。
3、罗厄法:假定:土条侧向力的倾角β等于该土条底面倾角α和顶面倾角Ω的平均值,即β=β’=(α+Ω)/2。
验证:T i=tanβi E i,所以对应统一格式T i=A i E i+X i,则A i=tanβi=tan(α+Ω)/2,X i=0,符合假定统一格式。
4、不平衡推力法(传递系数法):假定:条间力与水平方向倾角βi等于该土条条底倾角αi,即βi=αi证明:由几何关系,T i =tanβi ∙E i ,套用条间力基本假定表达式:T i =A i ∙E i +X i ,则A i =tanβi ,X i =0。
由假定,βi =αi ,因此得到A i =tanαi ,X i =0。
5、Sarma 法(Ⅰ):假定:条底与条块界面具有相同的安全系数,即F S = F S ’=[C avi ’h i + (E i -P wi )tan φ’avi ]/ T i ,tan φ’avi 为条块界面上的加权平均抗剪强度指标。
验证:由假定得T i =C avi ’h i /F S + (E i -P wi )tan φ’avi /F S= E i tan φ’avi /F S +C avi ’h i /F Si −P wi tan φ’avi /F S ,其中tan φ’avmi = tan φ’avi /F S ,C avmi ’=C avi ’/F Si ,所以对应统一格式T i =A i E i +X i ,则A i =tan φ’avmi ,X i =C avmi ’ h i −P wi tan φ’avmi ,符合假定统一格式。
第21卷 第4期 地 下 空 间 V o l.21 N o.4 2001年12月 U N DERG RO U N D SP ACE Dec.2001 文章编号:1001-831X(2001)04-0262-10边坡稳定分析的一些进展郑颖人,赵尚毅,时卫民,林丽(后勤工程学院,重庆 400041)摘 要:本文介绍近年在用极限平衡法与有限单元法,分析边坡稳定性方面的一些进展,在基于极限平衡的解析法上,我们导出了多阶斜坡的稳定安全系数与滑裂面角度的计算公式。
这对岩质边坡的设计有很高的实用意义。
导出了目前采用的各种条分法的统一计算公式。
对于非严格条分法,用一个平衡方程并假设条间力的作用方向,即能求得安全系数;对严格条分法,用二个平衡方程,并假设条间力的作用方向或条间力的作用点位置,就能求出安全系数。
统一式是一简单的迭代式,因而计算简便,并有很高精度。
提出了两种用有限元法求边坡稳定安全系数的方法:一种基于极限平衡法,对土质边坡采用圆弧搜索法,对岩质边坡采用在滑移面上布置节理单元的方法。
另一种采用有限元强度折减法,便于采用大型软件,是一种很有前途的求边坡稳定安全系数的新方法。
关键词:边坡;稳定性;极限平衡法;有限元法;边坡稳定安全系数中图分类号:TU457 文献标识码:A1 前言随着我国的改革开放,国内基础设施建设蓬勃兴起,尤其是西部大开发,为边坡工程的发展创造了良好条件。
然而,边坡的稳定分析,参数选用,至今仍是一大技术难题,特别是岩质边坡尚没有实用的分析方法。
近年来,我们在用极限平衡法与有限单元法,分析边坡稳定性方面作了一些工作,本文就是介绍这方面的进展。
2 极限平衡法的进展2.1 边坡稳定安全系数定义极限平衡法是边坡稳定分析中最常用的方法。
它是通过分析在临近破坏状况下,土体外力与内部强度所提供抗力之间的平衡,计算土体在自身和外荷作用下的土坡稳定性程度,通常以边坡稳定系数表示:收稿日期:2001-06-15作者简介:郑颖人(1934-),浙江宁波人,教授,博士生导师,从事岩土本构关系理论及数值分析方面教学与研究工作。
山区道路深路堑边坡稳定性分析及支护设计摘要:山区道路建设产生的深路堑边坡,由于受地形地貌、工程地质、水文和外力作用等因素制约,其边坡稳定性分析较复杂,边坡支护须综合考虑多因素进行设计。
基于“固脚强腰”边坡支护设计理念,本文结合工程案例,通过对深路堑边坡支护前赤平投影和计算分析,支护设计后再次计算验证,检验支护设计方案的安全性和可行性,为类似山区道路深路堑边坡工程的稳定性分析和支护设计提供参考。
关键词:山区道路;深路堑;边坡稳定性分析;支护设计。
中图分类号:TU43文献标识码:A文章编号:1 引言山区道路总体设计时平纵选线宜利用山势及地形,尽量避免路基高填深挖形成高边坡。
深路堑边坡受地形地貌、工程地质、水文和其他外力作用等因素制约,其边坡稳定性分析较复杂,边坡支护须综合考虑多因素进行设计。
本文结合工程实例,充分掌握路基深路堑边坡设计条件,准确研判边坡破坏机制,提出合理的设计方案,经计算验证边坡稳定性满足规范要求,并做好边坡防护及排水措施,保证路基边坡的安全性。
2工程概况2.1地形地貌拟建山区道路深路堑边坡场地属构造剥蚀浅丘地貌,整体呈斜坡及沟谷地形,南北走向,沿线植被茂密。
场地内为斜坡地段,地势陡峻、地形坡度约为20~35°,局部地形坡度达到50°,沿线地形起伏变化较大,整体地势呈南低北高。
2.2地层岩性据现场调查及钻探揭露,地层由新至老分述:①素填土:紫褐色,主要由砂岩、泥岩块石和碎石及粘性土组成,局部含有少量的建筑垃圾、生活垃圾。
块、碎石含量26~40,粒径一般10~1080mm,结构主要呈松散~稍密状,稍湿。
该层主要分布于场地地表,堆填时间一般在3年以上,钻探揭示厚度0.43~8.02m。
②粉质粘土:黄灰、黄褐色,软塑~可塑状,含植物根系及有机质。
切面较光滑,稍有光泽,韧性中等,干强度中等,无摇震反应。
该层在场地内分布较广,钻探揭示厚度0.43~16.32m,属残坡积成因。