道路工程毕业设计 边坡稳定性分析
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边坡稳定性分析报告
1、边坡稳定性分析:
K s =(γv cosθtgφ+ Ac)/γv sinθ式中γ为岩土体的重度; c为结构面凝聚力; φ为结构面内摩擦角; A为结构面面积; v为岩土体积; θ为结构面倾角。
由于本工程边坡为折线边坡,故对边坡分为两段边坡(1:1.5边坡为边坡一,1:2边坡为边坡二)进行分析,详见图1-1;
边坡一:K s =(γv cosθtgφ+ Ac)/γv sinθ
=(1.21*19*0.83*0.364+1.21*15)/(19*1.21*0.555)=1.97>1
边坡二:K s =(γv cosθtgφ+ Ac)/γv sinθ
=(1.21*19*0.894*0.364+23.2*15)/(19*23.2*0.447)=2.49>1
两个边坡稳定系数都大于1,但未考虑开挖过程中机械扰动、降雨及边坡透水对边坡稳定性的影响因此对理论计算得到的安全系数应进行修正, 如表1。
表1稳定性安全系数修正表
2、主动土压力计算
Ea=φc*r*h2Ka/2
=357.22KN
Φc=1.2,由于挖方高度大于8m,Φc=1.2。
r=19KN/m3,h=8m,Ka=tg2(45-φ/2)
3、备注
本验算未考虑上部行车荷载,尽管验算边坡稳定性符合要求但在施工过程中应该在边坡埋设位移观测桩,每天按一定频率进行观测。
位移观测埋设如下:距离开挖断面外6-10m埋设,每个断面埋设3根。
在施工过程中如发现位移量超出规定范围应立即停止施工对边坡进行防护作业,边坡防护可采用钢花管深层注浆处理。
第一章绪论1.1引言边坡是自然或人工形成的斜坡,是人类工程活动中最基本的地质环境之一,也是工程建设中最常见的工程形式。
随着我国基础设施建设的蓬勃发展,在建筑、交通水利、矿山等方面都涉及到很多边坡稳定问题。
边坡的失稳轻则影响工程质量与施工进度,重则造成人员伤亡与国民经济的重大损失。
因此,边坡的勘察监测、边坡的稳定性分析、边坡的治理,是降低降低灾害的有效途径,是地质和岩土工程界重点研究的问题。
随着城市化进程的加速和城市人口的膨胀,越来越多的建筑物需要被建造,城市的用地也越来越珍贵。
特别是对于长沙这样多丘陵的城市来说,建筑边坡成为了不可避免的工程。
边坡破坏类型边坡的破坏类型从运动形式上主要分为崩塌型和滑坡型。
崩塌破坏是指块状岩体与岩坡分离,向前翻滚而下。
一般情况岩质边坡易形成崩塌破坏,且在崩塌过程中岩体无明显滑移面。
崩塌破坏一般发生在既高又陡的岩石边坡前缘地段,破坏时大块岩体由于重力或其他力学作用下与岩坡分离而倾倒向前。
崩塌经常发生在坡顶裂隙发育的地方。
主要原因有:风化等作用减弱了节理面的黏聚力,或者是雨水进入裂隙产生水压力,或者是气温变化、冻融松动岩石,或者是植物根系生长造成膨胀压力,以及地震、雷击等外力作用(图1-1)。
滑坡是指岩土体在重力作用下,沿坡内软弱面产生的整体滑动。
与崩塌相比滑坡通常以深层破坏形式出现,其滑动面往往深入坡体内部,甚至可以延伸到坡脚以下。
其滑动速度虽比崩塌缓慢,但是不同的滑坡滑动速度相差很大,这主要取决于滑动面本身的物理力学性质。
当滑动面通过塑性较强的岩土体时,其滑动速度一般比较缓慢;相反,当滑动面通过脆性岩石,且滑动面本身具有一定的抗剪强度,在构成滑面之前可承受较高的下滑力,那么一旦形成滑面即将下滑时,抗剪强度急剧下降,滑动往往是突发而迅速的。
滑坡根据滑动模式和滑动面的纵断面形态可以分为平面滑动、圆弧滑动、楔形滑动以及复合形。
当滑动面倾向与边坡面倾向基本一致,并且存在走向与边坡垂直或接近垂直的切割面,滑动面的倾角小于坡角且大于其摩擦角时有可能发生平面滑动。
边坡工程毕业设计
边坡工程是土木工程中的重要一部分,其主要目的是保证边坡的稳定性,避免边坡滑坡等灾害事件的发生。
边坡工程的毕业设计是边坡工程学生毕业前的重要任务之一,下面将为大家提供一些边坡工程毕业设计的相关参考内容。
1. 边坡稳定性分析与评价:边坡稳定性分析是边坡工程设计的基础,它是通过模拟不同边坡工况和施工条件,计算边坡的抗剪强度和稳定性指标,从而进行边坡工程设计和评价。
在毕业设计中,可以选择一个具体的边坡工程案例,进行边坡稳定性分析和评价,探讨不同因素对边坡稳定性的影响。
2. 边坡护坡结构设计:边坡护坡结构是为了增加边坡的稳定性而设置的一种工程措施,常用的护坡结构包括挡土墙、锚杆网、喷锚锚石墙等。
在毕业设计中可以选择不同类型的护坡结构,进行结构设计和优化,考虑护坡结构的经济性、稳定性和施工可行性等方面。
3. 边坡监测与预警系统设计:边坡监测与预警系统是用于实时监测边坡变形和灾害预警的一种手段,可以通过地下水位、地应力、地震波等监测参数来进行边坡稳定性分析和预测。
在毕业设计中,可以选择一个现有边坡工程,设计并实施边坡监测与预警系统,并分析系统的效果和可行性。
4. 边坡防护材料研究:边坡防护材料主要是指用于边坡护坡结构的材料,如土工合成材料、防护网等。
在毕业设计中,可以选择一个特定的边坡护坡结构,研究不同材料对边坡稳定性和
抗滑坡能力的影响,并比较不同材料的优缺点,从而提出合理的材料选择和设计方案。
以上是一些边坡工程毕业设计的相关参考内容,希望能对你的毕业设计有所帮助。
但请注意,在正式撰写毕业设计时,应使用适当的引用格式,并在文中注明参考文献的来源。
浅谈道路工程边坡稳定性分析摘要:土方工程(路堑、路堤、堤坝)和天然斜坡的稳定性是地质技术人员、包括从业者和研究人员都要关注的一个问题。
打破斜坡所造成的混乱通常是壮观的,通常是破坏性的。
人们提出了许多计算稳定性的方法。
这些区别于作者接受的假设(平衡极限计算方法、间断计算方法、变形计算方法)和实施的便利性(使用图表计算、使用软件自动计算),但他们都同意定义总体安全系数,研究边坡的稳定性应保证或损害,或影响安全系数、施加应力,另一方面影响土壤的力学性能。
已经发展了各种路堤加固技术。
它们通过实现过程、成本和持久性来区分。
本研究的主要目的是提出建筑项目中自然和人工边坡稳定性的问题。
在这方面,特别强调了计算模型输入参数(土壤、负荷)的敏感性,这应有助于提高对这一问题的认识,作为在这一领域作出正确决策和最佳技术解决方案的先决条件。
关键词:边坡稳定性、土壤参数、安全系数、简化主法1介绍中国不断进行不同高度的路堤施工。
路堤的施工经常在相对不可压缩的软土稠度上进行,因此需要改进,以避免边坡内部和整体稳定的滑动的危险。
滑坡可能是由它自身的重量路堤,边坡路堤和道路路堤上的交通负荷。
经验和观察表明,斜坡的不稳定性,在大多数情况下表现为土壤的滑动质量,滑动体,在一个直线或曲面的滑动表面。
由于顶部的应力和可忽略的土壤强度,特别是在细粒土壤的情况下,由于运动方向,可能显示为表面的陡坡。
这种裂缝的出现是斜坡在其发生的早期阶段不稳定的明显迹象。
裂缝表明,它可能会继续进入新的滑动表面。
滑动体的区域和它周围的环境被称为滑坡。
随着在短时间内实现的大位移的出现,斜坡的滑移会迅速发生,之后滑动质量保持在新的平衡位置。
但是,滑动可能是一个长期而复杂的过程,它有时会影响滑坡的几何形状的变化。
2稳定性分析解决路基稳定性分析的两种方法是采用有限元法(FEM)和极限平衡法(LEM)。
在开发过程中,LEM方法更常被工程师使用,因为它们比有限元方法更熟悉。
道路边坡稳定性分析及治理设计摘要:在我国经济快速的发展下,公路交通也得到相应发展,人类社会活动与交通工程有着紧密的联系,但是公路交通工程的建设和运营过程中,势必会对自然生态环境有所破坏。
然而,在公路等级不断提升下,公路工程的边坡防护也受到了人们广泛关注。
为了能够实现公路工程可持续化的发展,我们应该严格按照工程项目实际的情况,应用有针对性的边坡防护措施,进而恢复因为修建公路所造成的生态失衡,吸收汽车尾气。
下面就结合作者实际工作经验,简要的分析道路边坡的稳定性进行分析,并且提出了治理的措施。
关键词:道路工程;边坡防护;稳定性;治理前言:本文主要从公路工程的边坡稳定性进行入手分析,探讨了公路工程的路基边坡失去稳定性的因素,并且提出了一些治理的措施,希望为山区公路工程的施工顺利进行提供出一定理论的基础,供以同行的参考。
1 影响公路工程边坡稳定性的因素分析1.1 内在的因素其中对边坡稳定有所影响的影响因素有很多,比如说矿物质成分、岩土的结构以及岩土的强度等等。
从力学角度来看,岩土工程其中包含了摩擦力、弹性模量以及展聚力等等,这也是对边坡稳定性有很大影响的主要因素之一,所以我们要对岩土工程的力学进行合理的控制,这样才能保障不会导致岩土工程出现不必要的变形及其他破坏现象等。
其中弹性模量主要是影响着边坡位移量的大小情况,从而也很容易导致岩土材料使用出现不协调的现象,从而变形情况的发生就更加容易了。
要是在填料中添加种植土和一些泥沙土等,从而导致规格的石料在填筑路堤的时候不容易粘结,在通过时间洗礼之后就很容易导致沉降现象的发生。
1.2 外在的因素1.2.1地下水。
因为降雨引起的地下水文升高、地下水的渗流,都将在一定程度上降低了接触面的岩土抗剪强度,这就是岩土强度的主要软化原因。
除此之外,因为受到了地下水存在,使得坡度出现了地下水的浮力问题,降低了破裂面上的有效向应力。
在总应力不变的时候,有效应力的降低,促使滑体自重的岩土抗滑摩擦力的下降。
某高速公路边坡施工中的稳定性分析与处理高速公路作为现代交通建设的重要组成部分,对于人们的出行和经济发展起到了至关重要的作用。
然而,在高速公路的建设过程中,边坡施工是一个需要特别关注的环节。
边坡施工的稳定性分析与处理是确保高速公路安全运营的关键步骤。
本文将从几个方面对某高速公路边坡施工中的稳定性问题进行分析与处理。
一、地质环境分析在进行边坡施工之前,首先要对地质环境进行分析。
地质环境是指地质构造、地层岩性、地下水位等因素综合作用的结果。
通过对地质环境的分析,可以了解到地质条件是否适合进行边坡施工,从而为后续的稳定性处理提供依据。
二、边坡稳定性分析进行边坡稳定性分析是为了确定边坡在自然状态下的稳定性。
在分析中,需要考虑到边坡的坡度、坡高、土质类型等因素,以及地下水位的影响。
通过计算和模拟,可以得出边坡在自然状态下的稳定性指数。
如果稳定性指数小于一定的阈值,就需要进行相应的处理措施。
三、边坡加固方案设计根据边坡稳定性分析的结果,可以制定相应的加固方案。
加固方案设计要兼顾边坡的稳定性和施工的可行性。
常见的加固方法包括加装护栏、设置防护网、喷涂防腐剂等。
在选择加固方案时,还需要考虑到经济性、环保性等因素。
四、加固材料选用选择合适的加固材料对于边坡施工的稳定性至关重要。
常见的加固材料包括混凝土、钢材、植物纤维等。
根据加固方案的要求和地质环境的特点,选用合适的加固材料可以提高边坡的稳定性,并确保边坡在长期使用中不会出现问题。
五、施工过程监控施工过程中的监控是确保边坡施工质量的重要手段。
通过监控施工过程中的变化和影响因素,可以及时发现问题并采取措施进行调整。
监控手段包括实地观察、数据采集和检测等。
同时,还需要建立健全的监控机制,确保监控工作的可靠性和及时性。
六、边坡灾害预防边坡灾害是指在边坡施工或使用过程中出现的边坡失稳、滑坡等现象。
为了预防边坡灾害的发生,可以采取一些预防措施。
例如,定期检查边坡的稳定性,抽检边坡的加固材料,及时清理边坡周围的水沟和杂草等。
边坡稳定性分析及其加固措施摘要:公路工程在建设过程中可能出现大量的高边坡,高边坡在各种不利因素的影响下,可能会出现整体失稳破坏。
首先总结了公路高边坡的失稳原因和破坏形态,随后结合某公路工程高边坡,使用ANSYS软件对其在天然和暴雨两种工况下的稳定性进行了分析,最后结合工程实际情况,提出采用预应力锚索的方案进行治理,并基于锚索长度、锚索倾角、锚索垂直间距等设计参数提出了最优边坡锚固方案,研究成果可以为类似的公路高边坡工程提供理论指导。
关键词:公路;高边坡;稳定性;破坏原因;锚固优化设计由于我国各地区地形地貌差异较大、水文地质条件复杂,公路工程勘察设计难度大,在建设过程中会形成大量的公路高边坡。
公路高边坡坡面在短时强降雨、持续性降雨、气候变化、冻融作用等因素干扰下,会导致冲蚀、剥落、泥石流等边坡浅层病害,边坡浅层病害发展到一定程度会影响到边坡的整体稳定性。
因此,准确地评价公路高边坡的稳定性,提出经济、合理、安全的加固措施,对于公路工程的建设具有十分重要的意义。
1公路边坡失稳原因及破坏形态1.1公路边坡失稳原因根据国内外相关学者的研究成果可知,公路高边坡失稳的原因大多数与当地的地质条件、地形地貌有很大的关系,主要有以下几点:(1)边坡的岩石节理较为发育,同时又受到了风化作用的影响,造成岩石的强度随着时间大大降低,各项物理力学指标均明显下降,待到指标均降低到维持边坡稳定的最低水平,而造成边坡的失稳。
(2)在滑坡地段,未能对岩土体的各项性质进行深入的分析,在设计的过程中依旧采用较大的坡比,而在施工的过程中也未能根据现场的实际状况及时地进行调整,依旧按照原来的设计标准进行开挖,因而并不能保证边坡自身的稳定性。
(3)在边坡开挖完成之后,并未及时采取相应的有效保护措施,导致边坡上的岩土体长期暴露,经受阳光和雨水的长期风化和冲刷,使得岩土体的各项参数下降,坡体失稳。
(4)山区的降雨量较大,雨水可以沿着边坡的表面渗入到边坡内部。
第二章 边坡稳定性分析本设计任务段为包头至茂名高速公路湖南省怀化至通道K167+000~K169+000段,总长2000m ,其中填方路堤的K167+920的横断面虽然地面线较缓,但填方高度较大,并采用了二级边坡,所以路堤边坡稳定性验算采用此断面为验算对象。
如图所示,此断面高度为21.20m ,顶宽为26m ,边坡坡度采用1:1.5,二级边坡为1:1.75,。
其横段面如图2.1所示图 2.1 边坡验算的横断面本次稳定性验算分为三个部分:(1)计算参数的的选用;(2)确定最危险滑动面;(3)利用Bishop 法进行路堤稳定性验算。
2.1 计算参数的选用:对本段路堤所填的土为粉质粘土(取值见路基设计手册),路堤填土为粘土,土的粘聚力1c =25kPa ,摩擦角ϕ1为300,天然容重为1γ=18kN/m 3; 地基土也为粘土,土的粘聚力2c =20kPa ,摩擦角2ϕ为200,天然容重为2γ=16kN/m 3,荷载为公路I 级。
2.2最危险滑动面的确定2.2.1 荷载当量高度计算将车辆荷载换算成土柱高(当量高度),按以下公式换算土柱高度为BLNQh γ=0 (2-1) 式(2-1)中:N —横向分布并列的车辆数,单车道N=1,双车道N=2;本设计为双向4车道,N=2Q —每一辆重车的重力(标准车辆荷载为550kN );L —前后轮最大轴距,按《公路工程技术标准》(JTG B01—2003)规定对标准车辆荷 载为12.8m ;γ—路基填料的容重;B —荷载横向分布宽度,表示如下: 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 。
则:B=Nb+(N-1)m+d=2⨯1.8+(2-1)⨯1.3+0.6=5.5m (2-2) 故BLNQh γ=0=(2×550)/(18×5.5×12.8)=0.867m 2.2.2 危险滑弧圆心位置的确定(1)按4.5H 法确定滑动圆心辅助线。
路基边坡工程设计与稳定性分析一、边坡设计时要注意其特征1.设计时非标准对于类型不同的边坡而言,都具有自身不同的特征,即便是同一种类的边坡,也会因为成因机制、形成条件以及稳定状态的不同而具备自身的特点,在对边坡治理工程进行设计时,所使用的方案、措施、范围以及治理部位都是大不一样的。
由此可以明显看出,在对边坡进行工程设计时,属于非标准设计,而在设计过程中应该根据边坡的实际情况,进行有针对性的设计。
2.边坡设计中存在风险性在不良的复杂地质体中存在不稳定边坡;对于治理工程而言,会受到外界以及边坡体等各种荷载力,这就要求治理工程自身不但要具备抗破坏能力以及抗变形能力,同时还应当使地质体具备相当优良的性质;对于我国而言,在边坡工程治理技术上,还存在很多缺陷,可以说是一项尚不完善、不严谨的科学技术。
所以,在路基边坡工程治理中依然存在很多风险性。
3.路基边坡的应急设计路基边坡在形成时,通常都会耗费较长时间,是一个漫长的过程,可其中经常会出现很多突发性不确定因素。
为了可以有效降低或者减少边坡地质灾害带来的危害程度,一定要在边坡灾害发生之前做好防治工程设计,而在设计过程中都应当具有应急设计特点。
通常包括了边设计、边勘查、边监理以及边施工等等。
4.在边坡设计时要注意综合防治如果对路基边坡实行单一的治理工程,有些时候往往很难承受来自外界以及边坡自身的荷载力,从而使边坡失效。
所以,在对路基边坡进行设计过程中,要使用综合防治,根据不同边坡的自身特点,在边坡不同的部位使用不同的治理措施。
即便是路基边坡工程投资不能一次到位,也要注意在治理方案上合理设计,使用分步、分期的办法进行综合治理。
二、影响边坡稳定性的各种因素对于路基边坡而言,失稳情况通常可以分为两种,如下所述。
(1)在修建铁路、公路等工程时,施工人员对边坡进行切割,使边坡应力重分布的人为因素,当边坡的应力在调整过程中,由于某条滑移线上的应力达不到新的平衡,边坡岩土体会发生破坏或屈服,使路基边坡出现失稳情况;如果在调整过程中,应力可以达到新的平衡,路基边坡便可以处于稳定状态。
边坡稳定性的影响因素及分析方法边坡稳定问题是最常见的工程地质问题之一,随着我国现代化建设事业的迅速发展,高层建筑等大量工程项目开工建设,在这些工程的建设过程或建成后的运营期内,不可避免地形成了大量的边坡工程。
而且,随着工程规模的加大加深及场地的限制,经常需在复杂地质环境条件下,人为开挖各种各样的高陡边坡,所有这些边坡工程的稳定状态,事关工程建设的成败与安全,会对整个工程的可行性、安全性及经济性等起着重要的制约作用,并在很大程度上影响着工程建设的投资及效益。
合理有效地选用与之相适应的边坡稳定性分析与加固方法,是值得深入研究的问题。
一、边坡稳定性的影响因素地形是制约边坡稳态的第一控制要素。
边坡变形主要由地形的改造引起,而变形易发部位是地形坡度陡变部位,变形域规模则取决于边坡的高度。
在边坡工程中,区域构造环境问题可涉及四级构造单元及其后续各级构造。
当工程的部位集中分布多个崩滑体时,则是区域构造环境和地震地质环境。
区域构造环境的分析要点是自老至新构造应力场的转化,包括主应力的偏转(移)、压(剪)应力场向张(剪)应力场的转化、初始应力释放环境、蠕(流)变环境以及对渗流场和风化作用的制约作用(优势面)等。
居地地质构造是判断独立变形、运动单元的根本依据。
(一)节理裂隙序次第一序次:周边完整基岩的节理裂隙和劈理;第二序次:破碎岩体各独立块体的节理裂隙和劈理,含微构造、显微构造系列;第三序次:新近出现的变形裂隙(缝)。
(二)坡体结构坡体的整体刚度取决于节理裂隙的发育程度;坡体的变形、失稳类型取决于各类地质结构面产状同坡面产状之间的相互关系。
地层岩性的边坡变形、失稳效应最终反映在各层的刚度与抗剪强度。
如果坡体各组成层位的刚度比值大于1/3,该坡体可作为准均质体考虑;若刚度比值不大于1/3,变形第一控制层位是刚度比值最小的那一层位。
分析塑性域扩展趋势时,各层抗剪强度值都有影响,但控制层位仍然是刚度最小的那个层位。
当一处坡体具备变形、失稳条件时,导致其失稳的直接诱发因素之一是水的作用,包括地表水和地下水的作用,其中地表水及大气降雨又往往是该部位地下水的直接补给源,故对一处坡体的研究,它的研究范围应该是地表水汇水域。
高速公路边坡稳定性分析随着交通工具的普及和国家发展的需求,高速公路的建设和改善成为了中国交通领域的重中之重。
而随之而来的,则是高速公路的各种管理和维护问题。
高速公路边坡稳定性是维护和管理的一大问题,这直接关系到公路使用的安全性和可靠性。
因此,对于高速公路边坡的稳定性进行分析,是必不可少的措施。
高速公路边坡稳定性是指公路边坡自然状态下能够承受的外力作用的能力。
这种能力大多与地质、工程技术等因素有着千丝万缕的联系。
为了确保高速公路边坡的稳定性,我们可以采取以下的方法:一、地质调查:在公路建设前,需要对建设工程周边的地质情况进行全面调查。
这样可以帮助评估边坡的稳定状态。
二、加强工程监督:施工阶段必须严格按照相应的规程进行,不得擅自改变设计方案,且要配备监理工程师,严密掌握施工过程中的关键节点。
三、科学设计:边坡的设计应根据地质条件、环境条件、水文条件、工程施工条件等因素进行综合分析和研究,设计尽量避免存在的安全隐患。
四、定期检查:在公路建设完毕后,需要及时进行定期的巡查和检查。
当发现存在问题时,及时采取措施加以处理,以避免造成不必要的损失和隐患。
五、防范措施:可以采取加固边坡的方式,例如使用钢筋混凝土梁或钻孔锚杆加固等。
不仅可以保证边坡的稳定性,还能够提高公路的使用寿命和安全性。
六、完善管理和维护机制:加强公路的维护和管理,建立一个完善的交通管理和维修体系,及时发现和处理公路存在的问题。
总之,高速公路边坡稳定性是维护和管理公路安全的一大问题,采取合适的措施是非常必要的。
通过地质调查、加强工程监督、科学设计、定期检查、防范措施、完善管理和维护机制等多种手段,可以有效地保证公路边坡的稳定性,减少公路使用安全事故的发生。
同时,在公路建设中,应加强公众宣传和教育,提高人们的交通意识和交通安全素养,共建和谐的交通环境。
公路边坡稳定性实例分析笔者首先分析了公路边坡稳定性的影响因素,并结合某二级公路工程,在充分考虑了各影响因素的前提下,提出了不同路段的边坡稳定性防治措施,具有一定的现实指导意义。
标签公路边坡;稳定性;影响因素;防治措施由于受地形地质条件的影响,外加雨水的冲刷,造成公路工程边坡稳定性下降,容易引发不少才次生灾害,例如边坡侵蚀、坡面坍塌等,而这些灾害事故的产生不仅会造成重大的经济损失,对人民群众的生命安全也是一种潜在的威胁。
本文针对公路边坡稳定性的影响因素展开分析,以某二级公路边坡处治为例对不同因素造成的边坡失稳提出不同的处置措施,为公路边坡综合防护设计和研究提出一些思路。
1 边坡稳定性影响因素当边坡成型后,多会受到自然环境或人为环境的影响,导致边坡稳定性减低,造成崩塌破坏。
自然环境和人为环境的因素共有以下几类。
1.1 地形现今地形的呈现多是由自然或人为因素所造成,在地形的表现上包括坡高、坡宽、坡度及坡向等。
而这些因子将决定边坡建成后会受到环境的影响程度。
坡度对边坡的影响最直接,坡度过大不利于植物生长且边坡组成成分如土壤及岩石就容易失去力学平衡,造成边坡失稳,最后可能引发严重土壤侵蚀或山崩等边坡破坏,因此一般坡度愈大,边坡稳定度愈低。
1.2 地质材料边坡主要由单一或多种地质材料所组成,材料特性的优劣,将直接影响边坡的稳定性,地质材料的组成成分包括矿物的种类、组织、胶结状况、成岩时间等,其外在的表现则为岩性、土壤种类、力学强度及抗风化能力。
1.3 地质构造地质构造是影响边坡稳定性最主要的因子之一。
当岩体中存在不连续结构面如层面、节理、劈理、片理、剪裂带及断层等,会使岩体成为不连续或破碎的岩石,降低岩体强度或提高受风化的影响,而此不连续结构面的存在也容易发展成破坏滑动面,提高边坡的不稳定性。
一般而言,不同的坡型其穩定性由好到坏为斜交坡、逆向坡与顺向坡。
因此地质构造的方向性、分布密度、分布大小及性质的不同,将对边坡稳定产生相当的影响。
可编辑修改精选全文完整版广东惠州惠东至东莞常平高速公路桩号K16+720处,原地面趋近水平,路堤高8.78m ,路基宽为34.5m ,路基填土为亚砂性土,粘接力c=0.98Kpa ,内摩擦角φ=34°,单位体积的重力γ=18.0KN/m3,设计荷载为公路-I 级,现拟定路堤边坡采用折线形,上部8m 高,坡率为1:1.5,下部为0.78m 高,采用1:1.75坡率。
由于该路基填土为亚砂性土,砂性土路基边坡渗水性强、粘性差,边坡稳定主要靠其内摩擦力支承,失稳土体的滑动面近似直线形态。
因此采用试算法求边坡稳定系数K 。
按静力平衡可得:ωϕωsin tan cos Q cLQ T cL Nf T R K +=+==为方便计算滑动体的重力Q 按单位长度计算。
现将路基从距最左端等分成六段如图1,再将等分的各点分别与左边坡脚相连接,可得分别对应最危险滑动面的倾角ω、滑动面长度L 、滑动体的重力Q ,从而得出相对应的边坡稳定系数K 如下表。
A610.39 48.66 2712.15 0.98 34 3.776图1根据上述表格中数据可知,由于K i>K=1.25可得出该段路基从A1处开始越靠右越稳定。
同理将A0-A1段进行等分三段如图2,再将等分的点A7、A8分别与左边坡脚相连接,得到对应最危险滑动面的倾角ω=29.88°、7ω=27.04°,即边坡稳定系数K,即K7=1.426、K8=1.465。
由于K7>1.25、8K8>1.25因此A1A8段边坡稳定。
图2再分别取A0A7、A7A8段的中点A9、A10,然后将两点与左边坡脚相连接,得到相对应最危险滑动面的倾角ω=31.51°、10ω=28.40°,即9K9=1.479、K10=1.426。
由于K9>1.25、K10>1.25因此A0A7段边坡稳定。
再对A7A10段进行试算,取A7A10的中点A11,将点A11与左边坡脚相连接,得到最危险滑动面的倾角ω=29.12°,边坡稳定系数K11=1.418。
公路工程规范要求下的边坡稳定性分析公路工程中的边坡稳定性是指边坡在自身重力和外部荷载作用下,能够保持稳定的能力。
边坡稳定性的分析和评价对于确保公路工程的安全和可靠性至关重要。
本文将根据公路工程规范的要求,对边坡稳定性进行分析,以确保公路工程的安全性。
1. 边坡特征分析首先,需要对边坡的几何特征进行分析。
包括边坡的高度、坡度、坡面形状等参数。
根据公路工程规范中对边坡几何特征的要求,我们可以计算出边坡的横纵坡比和边坡的几何坡度。
这些参数将用于后续的稳定性分析。
2. 边坡土壤分析边坡的稳定性还与土壤的力学特性密切相关。
根据公路工程规范要求,需要对边坡土壤进行相应的试验和分析。
常见的土壤力学参数包括土壤的内摩擦角、内聚力、抗剪强度等。
这些参数将用于后续的边坡稳定性计算。
3. 边坡稳定性计算在进行边坡稳定性计算时,可以采用常见的计算方法如平衡法、极限平衡法、有限元分析等。
根据公路工程规范,边坡稳定性计算应考虑边坡自重、土壤重力、降雨、地震等荷载的作用。
通过计算,可以得到边坡的稳定性系数,判断边坡的稳定性状况。
4. 边坡稳定性评价根据公路工程规范的要求,对边坡的稳定性进行评价是很有必要的。
一般来说,边坡的稳定性系数(如平衡法计算得到的F值)越大,表示边坡的稳定性越好。
但需要注意的是,不同类型的边坡在不同情况下的稳定性要求是不同的,并不是简单地追求F值的最大化。
根据规范要求,可以对稳定性系数进行评价,确保公路工程的边坡稳定性可靠。
5. 稳定性改进措施如果边坡的稳定性系数未达到规范要求,需要采取相应的稳定性改进措施。
根据实际情况,可以选择不同的改进方法,如加固边坡的土工材料、提高边坡排水条件、减少降雨对边坡的影响等。
根据公路工程规范,选择并实施合适的稳定性改进措施,提高公路工程边坡的稳定性。
结论以上是根据公路工程规范要求下的边坡稳定性分析的基本步骤。
通过对边坡特征、土壤参数以及稳定性计算的分析和评价,可以确保公路工程边坡的稳定性满足规范要求,并采取相应的稳定性改进措施。
第二章 边坡稳定性分析本设计任务段为包头至茂名高速公路湖南省怀化至通道K167+000~K169+000段,总长2000m ,其中填方路堤的K167+920的横断面虽然地面线较缓,但填方高度较大,并采用了二级边坡,所以路堤边坡稳定性验算采用此断面为验算对象。
如图所示,此断面高度为21.20m ,顶宽为26m ,边坡坡度采用1:1.5,二级边坡为1:1.75,。
其横段面如图2.1所示图 2.1 边坡验算的横断面本次稳定性验算分为三个部分:(1)计算参数的的选用;(2)确定最危险滑动面;(3)利用Bishop 法进行路堤稳定性验算。
2.1 计算参数的选用:对本段路堤所填的土为粉质粘土(取值见路基设计手册),路堤填土为粘土,土的粘聚力1c =25kPa ,摩擦角ϕ1为300,天然容重为1γ=18kN/m 3; 地基土也为粘土,土的粘聚力2c =20kPa ,摩擦角2ϕ为200,天然容重为2γ=16kN/m 3,荷载为公路I 级。
2.2最危险滑动面的确定2.2.1 荷载当量高度计算将车辆荷载换算成土柱高(当量高度),按以下公式换算土柱高度为BLNQh γ=0 (2-1) 式(2-1)中:N —横向分布并列的车辆数,单车道N=1,双车道N=2;本设计为双向4车道,N=2Q —每一辆重车的重力(标准车辆荷载为550kN );L —前后轮最大轴距,按《公路工程技术标准》(JTG B01—2003)规定对标准车辆荷 载为12.8m ;γ—路基填料的容重;B —荷载横向分布宽度,表示如下: 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 。
则:B=Nb+(N-1)m+d=2⨯1.8+(2-1)⨯1.3+0.6=5.5m (2-2) 故BLNQh γ=0=(2×550)/(18×5.5×12.8)=0.867m 2.2.2 危险滑弧圆心位置的确定(1)按4.5H 法确定滑动圆心辅助线。
近似取边坡1:1.5,边坡角30度由表查得1β=260,2β=350 ,再根据荷载换算得到h 0和填土高度计算H=22.068,从而得到G 点。
具体步骤如下:a .由坡脚A 向下引竖线,在竖线上截取高度H=h+h 0(h 为边坡高度,h 0为换算土层高)b.自G 点向右引水平线,在水平线上截取4.5H ,得E 点。
根据两角分别自坡角和左点作直线相交于F 点,EF 的延长线即为滑动圆心辅助线。
c.连接边坡坡脚A 和顶点B ,求得AB 的斜度i=1/m ,据此查《路基路面工程》表4-1得。
21,ββ(2)在EF 的延长线上取4点分别画出4通过坡脚的滑动面,如图2 (3)将圆弧范围土体分成13段。
(4)算出滑动曲线每一分段中点与圆心竖曲线之间的偏角i α;sinα=X/R (2-4)式(2-4)中:X —分段中心距圆心竖曲线的水平距离,圆心竖曲线左侧为负, 右侧为正;R —滑动曲线半径(5) 对4个滑动面分别利用简化的Bishop 法计算稳定系数K 。
图2 4.5H 法确定滑动圆心的位置2.2.3 Bishop 法计算过程如下(1)每一分段的滑动弧曲线可近似取直线,将各段图形简化为梯形或三角形,分段计算面积,其中包括荷载换算成土柱部分的面积在内。
(2)计算稳定系数:根据迭代法计算,首先假定一个s F 值算出m ,代入公式算出一个s F 值,这个Fs 与设定s F 值相比较如小于所设s F 值的百分之一就可确定所设s F 值为此的边坡稳定性s F 值。
当土条i 滑弧位于地基中时:aidii ti di di i di i m Q W U W b C K ϕϕtan )(tan +++=(2-5)式中:di W —第i 土条地基部分的重力; ti W —第i 土条路堤部分的重力; i b —第i 土条宽度;U —地基平均固结度;令U=1。
di c 、di ϕ—第i 土条滑弧所在地基土层的粘结力和内摩擦角;当土条i 滑弧位于路堤中时aitii ti i ti i m Q W b C K ϕtan )(++=(2-6)式中:ti c 、ti ϕ—第i 土条滑弧所在路堤土的粘结力和内摩擦角。
其中:sii i ai F a m ϕαtan sin cos += (2-7)∑∑+=ii iis Q WKF αsin )( (2-8)(3)同理可求出其他滑动曲线的稳定系数。
2.2.4 具体计算过程及图表2.2.4.1 以O1为圆心过坡脚做一滑动面,R=51.37m 。
见下图2.1图2.1 以O1为圆心的滑动面计算简图F=1.80,计算结果如表2-1所示假设s表2-1 计算土坡的稳定安全系数计算可得∑∑+=ii iis Q WKF αsin )(=7337.11715457.2142=1.8070%10080.180.18070.1⨯-= 0.39% <1%由假设的s F 计算得到s F 与假设值相差小于1%,且s F =1.8070 > 1.35 所以此边坡满足稳定行要求。
2.2.4.2以O2为圆心过坡脚做一滑动面,R=44.72m 。
见下图2.2图2.2 以O2为圆心的滑动面计算简图 (1)假设s F =1.70,计算结果如表2-2-1所示表2-2-1计算土坡的稳定安全系数计算可得∑∑+=ii iis Q WKF αsin )(=7145.19776520.3307=1.6725%1007.16725.17.1⨯-=1.62% >1%故必须重新用计算Fs 。
(2)假设s F =1.68,计算结果如表2-2-2所示表2-2-2计算土坡的稳定安全系数计算可得∑∑+=ii iis Q WKF αsin )(=7145.19773074.3301=1.6693%10068.16693.168.1⨯-=0.64% <1%由假设的s F 计算得到s F 与假设值相差小于1%,且s F =1.6693 > 1.35 所以此边坡满足稳定行要求。
2.2.4.3以O3为圆心过坡脚做一滑动面,R=40.94m 。
见下图2.3图2.3 以O3为圆心的滑动面计算简图(1)假设F=1.80,计算结果如表2-3-1所示s表2-3-1 计算土坡的稳定安全系数计算可得∑∑+=ii iis Q WKF αsin )(=0623.26341395.4675=1.7749%10070.170.17749.1⨯-= 4.4% >1%故 需要重新假设计算s F 值(2)假设s F =1.78,计算结果如表2-3-2所示表2-3-2 计算土坡的稳定安全系数计算可得∑∑+=ii iis Q WKF αsin )(=0623.26344705.5521=1.7864%10078.178.17864.1⨯-= 0.36% < 1%由假设的s F 计算得到s F 与假设值相差小于1%,且s F =1.7864 > 1.35 所以此边坡满足稳定行要求。
2.2.4.4以O4为圆心过坡脚做一滑动面,R=38.37m 。
见下图2.4图2.4 以O4为圆心的滑动面计算简图 (1)假设s F =1.90,计算结果如表2-4-1所示表2-4-1 计算土坡的稳定安全系数计算可得∑∑+=ii iis Q WKF αsin )(=8842.32785896.6508=1.9850%10090.190.19850.1⨯-= 4.47% >1%故 需要重新假设计算s F 值(2)假设s F =1.98,计算结果如表2-4-2所示表2-4-2 计算土坡的稳定安全系数计算可得∑∑+=ii iis Q WKF αsin )(=8842.32786539.2257=1.9943%10098.198.19943.1⨯-= 0.72% < 1%由假设的s F 计算得到s F 与假设值相差小于1%,且s F =1.9943 > 1.35 所以此边坡满足稳定行要求。
2.2.5 最危险滑动面圆心Omin 的确定现在通过已经找到O1、O2、O3、O4对应的Fs 值画圆弧找到最小Fs 值,并且可以确定最危险滑动面的圆心Omin ,以Omin 为圆心画一个坡面圆弧和一个过坡脚外的圆弧(如下图)并根据简化Bishop 法验算这两个滑动面,计算如下:以Omin 为圆心画两个圆弧简图:2.2.5.1以Omin为圆心过坡脚外做一滑动面,R=47.68m。
见下图过坡脚外的圆弧滑动面的稳定系数计算简图:(1)假设F=1.98,计算结果如表5-1-1所示s表5-1-1计算土坡的稳定安全系数计算可得∑∑+=ii iis Q WKF αsin )(=7888.25004458.5116=2.0459%10098.198.10459.2⨯-= 3.33% >1%故 需要重新假设计算s F 值(2)假设s F =2.04,计算结果如表5-1-2所示表5-1-2 计算土坡的稳定安全系数计算可得∑∑+=ii iis Q WKF αsin )(=7888.25009794.5133=2.0529%10004.204.20529.2⨯-= 0.63% <1%由假设的s F 计算得到s F 与假设值相差小于1%,且s F =1.9943 > 1.35 所以此边坡满足稳定行要求。
2.2.5.2以Omin 为圆心过坡面做一滑动面,R=43.25m 。
见下图过坡面的圆弧滑动面的稳定系数计算简图:假设s F =1.8,计算结果如表5-1-3所示表5-1-3 计算土坡的稳定安全系数计算可得∑∑+=ii iis Q WKF αsin )(=2806.13371653.2400=1.7948%1008.17948.18.1⨯-= 0.29% <1%由假设的s F 计算得到s F 与假设值相差小于1%,且s F =1.7948 > 1.35 所以此边坡满足稳定行要求。
2.3用通用路基设计CAD 边坡稳定性验算软件验算过程如下:------------------------------------------------------------------------ 计算项目: 等厚土层土坡稳定计算 1------------------------------------------------------------------------ [计算简图][控制参数]:采用规范: 通用方法计算目标: 安全系数计算安全系数计算目标: 圆弧滑动法不考虑地震[坡面信息]坡面线段数2坡面线号水平投影(m) 竖直投影(m) 超载数1 24.850 22.068 02 10.000 0.000 1超载1 距离0.750(m) 宽24.500(m) 荷载(18.00--18.00kPa) 270.00(度) [土层信息]上部土层数1层号层厚重度饱和重度粘聚力内摩擦角全孔压(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) 系数1 50.000 18.000 --- 25.000 30.000 ---下部土层数1层号层厚重度饱和重度粘聚力内摩擦角全孔压(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) 系数1 20.000 16.000 --- 20.000 20.000 ---不考虑水的作用[计算条件]圆弧稳定分析方法: Bishop法土条重切向分力与滑动方向反向时: 当下滑力对待稳定计算目标: 指定圆心范围搜索最危险滑裂面条分法的土条宽度: 1.000(m)搜索范围最小X: -1.200(m), 搜索范围最大X: 0.000(m)搜索范围最小Y: 43.000(m)搜索范围最大Y: 48.000(m)搜索时的圆心步长: 1.000(m)搜索时的半径步长: 0.500(m)------------------------------------------------------------------------计算结果:------------------------------------------------------------------------最不利滑动面:滑动圆心= (-2.400,41.800)(m)滑动半径= 41.869(m)滑动安全系数= 1.411>1.3稳定性满足要求起始x 终止x 条实重浮力地震力渗透力附加力X 附加力Y 下滑力抗滑力m鑙(m) (m) (度) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN)----------------------------------------------------------------------------------------------0.000 1.035 3.996 7.89 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.55 29.66 1.026301.0352.071 5.418 23.44 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.2138.11 1.034462.0713.106 6.843 38.51 0.00 0.00 0.00 0.00 0.004.59 46.18 1.042003.1064.142 8.272 53.08 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 7.64 53.90 1.048924.1425.177 9.707 67.17 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 11.32 61.28 1.055215.1776.213 11.148 80.75 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 15.61 68.35 1.060856.2137.248 12.596 93.83 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 20.46 75.11 1.065857.248 8.283 14.052 106.40 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 25.83 81.59 1.070198.283 9.319 15.517 118.44 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 31.69 87.78 1.073869.319 10.354 16.993 129.95 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 37.98 93.71 1.0768510.354 11.390 18.481 140.91 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 44.67 99.38 1.0791311.390 12.425 19.982 151.32 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 51.71 104.79 1.0807012.425 13.460 21.497 161.14 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 59.05 109.96 1.0815413.460 14.496 23.028 170.38 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 66.65 114.88 1.0816114.496 15.531 24.576 179.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 74.45 119.56 1.0809015.531 16.567 26.145 186.99 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 82.39 124.00 1.0793716.567 17.602 27.734 194.31 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 90.43 128.20 1.0770017.602 18.638 29.347 200.95 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 98.49 132.16 1.0737518.638 19.673 30.986 206.87 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 106.50 135.87 1.0695719.673 20.708 32.653 212.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 114.40 139.32 1.0644320.708 21.744 34.353 216.38 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 122.10 142.51 1.0582521.744 22.779 36.087 219.89 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 129.52 145.42 1.0509922.779 23.815 37.861 222.49 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 136.55 148.04 1.0425723.815 24.850 39.678 224.12 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 143.09 150.33 1.0329124.850 25.925 41.581 224.10 0.00 0.00 0.00 0.00 5.86 152.62 156.26 1.0216725.925 27.001 43.580 204.96 0.00 0.00 0.00 0.00 19.36 154.63 155.05 1.0086627.001 28.076 45.647 184.40 0.00 0.00 0.00 0.00 19.36 145.70 145.41 0.9939128.076 29.151 47.794 162.28 0.00 0.00 0.00 0.00 19.36 134.54 134.82 0.9772329.151 30.226 50.033 138.38 0.00 0.00 0.00 0.00 19.36 120.89 123.07 0.9583630.226 31.302 52.382 112.44 0.00 0.00 0.00 0.00 19.36 104.40 109.90 0.9370031.302 32.377 54.863 84.13 0.00 0.00 0.00 0.00 19.36 84.63 94.92 0.9127332.377 33.452 57.507 52.98 0.00 0.00 0.00 0.00 19.36 61.01 77.57 0.8849833.452 34.528 60.359 18.31 0.00 0.00 0.00 0.00 19.36 32.74 57.01 0.85294总的下滑力 = 2469.039(kN)总的抗滑力 = 3484.086(kN)土体部分下滑力 = 2469.039(kN)土体部分抗滑力 = 3484.086(kN)筋带的抗滑力 = 0.000(kN)综合上述过程,本断面的边坡稳定性满足要求。