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路基路面工程(4.1.1)--第四章路基边坡稳定性分析

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第二节 边坡稳定性分析的计算参数
在边坡土体滑动面上引起下滑力的主要是土体自重及 车辆荷载，提供抗滑力的是土体的抗剪强度（ c 、 φ ） 。土体有关参数随着土质、密实程度、含水率的不同而 不同。
在边坡稳定性分析时，应选用可能出现的最不利情况 ，并力求与路基将来实际情况相一致。
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根据粒径、孔隙率、天然含水率查重度 γ 、内摩 擦角 φ 和黏聚力 c 。详见 p51 表 4-1 。
粗砂、中砂、细砂 孔隙率： 0.4~0.8 天然含水率 w （ % ）： 15~25
重度 γ （ kN/m3 ） ： 18.6~20.09 内摩擦角 φ （ ° ）： 28~42 黏聚力 c （ kPa ） ： 0~4.9
边坡设计是路基设计重要内容，包括边坡形式和坡度确 定。
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第四章 路基边坡稳定性分析
一般路基 当地质条件良好，填挖高度不大时，路堤填高不大
于 20m ，土质路堑挖深不大于 20m ，石质路堑挖深不 大于 30m ，其边坡可按采用规范规定的坡度值（经验 值），不做稳定性分析。
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第四章 路基边坡稳定性分析
（ 2 ）黏性土
根据液性指数和液限查内摩擦角 φ 和黏聚力 c 。
详见 p51 表 4-2 液性指数 =
。土的天然含水量－塑限含水量
液限含水量－塑限含水量
低液限（ 6~28% ） 中液限（ 28~50% ） 高液限（ 50~70% ）
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
分析失稳滑动体沿滑动面上的下滑力（矩）和抗滑
力（矩），考虑一定的安全性。
3. 图解法（表解法）
力学分析法图表化，便于应用。
4. 数值分析法
有限元强度折减法等。
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第四章 路基边坡稳定性分析
本章内容
1
边坡稳定性分析原理
2
边坡稳定性分析的计算
参数
3
边坡稳定性分析方法
4
浸水路堤稳定性分析
5
陡坡路堤的稳定性分析
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第四章 路基边坡稳定性分析
第一节 边坡稳定性分析原理
一、边坡稳定性分析方法
1. 工程地质法（比拟法）
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第四章 路基边坡稳定性分析
二、边坡的取值
边坡稳定性分析时，对于折线形或阶梯形边坡，可按 实际形状，也可简化取平均坡度。
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第四章 路基边坡稳定性分析
三、 力学分析方法分类
1. 砂性土和砾石土路基，可采用直线（破裂面）法。 2. 黏性土路基，可采用圆弧（破裂面）法。 3. 沿陡坡地基（地面斜坡坡率陡于 1:2.5 ）或软弱层 带可能滑动的路堤，可采用折线（破裂面）法。
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第四章 路基边坡稳定性分析
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二、边坡的滑动面
路基边坡发生滑坍时形成一滑动面： 砂性土：平面 黏性土：曲面（圆柱形、碗形） 陡坡：折面
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第四章 路基边坡稳定性分析
三维问题求解复杂 砂性土：平面 黏性土：曲面 陡坡：折面
简化为
平面、静定问题
直线
圆曲线
折线
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国稳定性分析
特殊路基 超过规范规定的填挖高度（路堤填高超过 20m ，土
质路堑挖深超过 20m ，石质路堑挖深超过 30m) 时， 浸水路堤，陡坡路堤，工程地质及水文条件特殊（黄土 、膨胀土、冻土、软土），其路基边坡需要进行稳定性 分析，使路基既满足稳定性要求又满足经济性要求。
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第四章 路基边坡稳定性分析
第四章 路基边坡稳定性分析
边坡滑坍是公路路基常见破坏现象。
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第四章 路基边坡稳定性分析
破坏原因：岩土性质，边坡高度、形式与坡度大小， 行车荷载和自然因素作用。
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第四章 路基边坡稳定性分析
。 地基土的 c 、 ϕ ，宜采用直剪的固结快剪或三轴剪的固结
不排水剪试验获得。 斜坡地基或软弱层带层面土层的 c 、 ϕ ，可采用直剪快剪
或三轴剪的不固结不排水剪试验。 （ 3国）家级以精最品不课利程《季路节基路和面最工程不》利水 温条件的情况进长行安大调学整。
第四章 路基边坡稳定性分析
2. 查表 （ 1 ）砂性土
按高度计算 加权平均坡度
(a) 折线形边坡 坡
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（ b ）阶梯形边
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第四章 路基边坡稳定性分析
三、汽车荷载当量换算
1. 换算原理 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（即以相等压力的土层厚度来代替荷载） ，以 h0 表示。
内摩擦角 φ （ ° ）： 8~28 黏聚力 c （ kPa ） ： 1.96~98.07
液性指数 >1
重度 γ （ kN/m3 ） ： 16.0~20.0
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第四章 路基边坡稳定性分析
多层土体边坡用综合土体边坡稳定性分析的 c 、 和 的值
可采用按高度加权平均值：
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第四章 路基边坡稳定性分析
一、土的计算参数
1. 试验 （ 1 ）对于路堑或天然边坡应取原状土的重度 γ 、内摩擦
角 ϕ 和黏聚力 c 。（三轴固结不排水剪试验） （ 2 ）对路堤边坡，应取与现场压实度一致的压实土的重
度 γ 、内摩擦角 ϕ 和黏聚力 c 。 路堤填土的 c 、 ϕ ，采用直剪快剪或三轴不排水剪试验
c

c1h1 c2h2 ... cihi h1 h2 ... hi

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第四章 路基稳定性分析计算

第四章 路基稳定性分析计算

1－未浸水部分；2－浸水部分；3－降水线
第六节 路基边坡抗震稳定性分析
1. 震害与震力 （1）决定路基边坡遭受震害影响轻重程度 的因素： （a）地震烈度； （b）岩土的稳定情况，包括岩土的结构 与组成； （c）路基的形式与强度，包括路基高度、 边坡坡度及土基压实程度等。
（2）《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004— 89)规定，对于地震烈度为8度或8度以上的 地区，路基设计应符合防震的要求，其中包 括软弱地基加固、限制填挖高度、提高路基 压实度，以及放缓边坡坡度等。 （3）定义 震级：衡量地震自身强度大小的等级，一般 分为8级。 地震烈度：地表面遭受地震影响的强弱程度。 我国分为12度。 一次地震仅有一个震级，但有几个烈度。
第四章 路基稳定性分析计算
第一节 概述
1. 稳定性分析对象
（1）不需要稳定性分析：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），可按—般路基设计， 采用规定的坡度值即可。 （2）需要进行稳定性分析：地质与水文条件 复杂、高填深挖或特殊需要的路基。
2. 土坡稳定性分析方法 按失稳土体的滑动面特征:
中点圆计算图式

总滑动力矩M0由五部分组成：

这五部分相加、合并后为：

抗滑总力矩My为：

边坡稳定系数K值为：

以w和α0为自变量，分别对w和α0求偏导，Kmin 值对应的最危险圆弧则对应最大w和α0，可得w ＝0，2α0＝tanα0，即α0≈66º 47’，由此可得：

为便于工程应用，引入参数η和λ，其计算公式 分别为：
对于砂类土，可取c＝0，则稳定系数 ：
tan K tan
K与滑动面倾角w的关系曲线示意图
路基路面教案(4章 路基稳定性分析计算)

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。

路基路面工程第四章

路基路面工程第四章



Nb ( N 1)d ，其中b为车宽，可近似取3.5m（挂车
2 3.5 0.4 7.4
m；

（3）用4.5H法确定圆心辅助线。 arctan 13 25 18
27.5




在此取θ =25º（边坡倾斜角），有表得：β 1=25.5º， β 2=35º。据此两角分别坡脚和左顶点作直线相交O点，BO 的延长线即为滑动圆心辅助线。 （4）绘出三条不同位置的滑动曲线：一条通过坡脚和路 基中线，一条通过坡脚和路基的右边缘，一条通过坡脚和 距右边缘1/4路基宽独度处。 （5）滑动圆弧中心可通过试算确定，也可采用另一种方 法，即用直线连接可能滑弧的两端点（例如连接坡脚和右 边缘），并作此直线的中垂线相交于滑动圆心辅助线BO于 A点。A点即是该滑动曲线的中心。 （6）将圆弧范围土条分成8段，先由坡脚起每5m一段，最 后一段可能略少。

解： K min 2a f cot 2 a f a csc
其中
2c a H
f tan
2 12kPa 0.0992 3 22 KN / m 11m
f tan 0.8391 a 2c
H
cot 0.75 53.13
K
F G cos tg +cL T Gsin
直线法计算图
•先假定路堤边坡值，然后 通过坡脚A点 •假定3～4个可能的破裂面 ω i ，如图 4-3b ，求出相应 的稳定系数Ki值 •得出 K i 与 ω i 的关系曲线 ，如图4-3c •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。
力cLi（Ｌi为i小段弧长)。
路基路面工程第4章-路基稳定性分析

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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。