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高填方路基边坡稳定性研究一、研究背景边坡的稳定性问题也是岩土工程学科中最古老的研究课题之一。
当前，我国高等级公路建设逐渐由发达地区转向落后地区，由平原转入山区，西部高等级公路通车里程不断增多。
伴随着高速公路进入山区，西部山区或库区地形地质复杂带来的问题也逐步显现：山区坡陡山高、地形起伏大，高速公路布线难度也较大，导致山区高速公路桥隧比例高、桥墩高达上百米、公路填挖量大（高达80余米的挖方或填方边坡屡见不鲜）、巨大的填挖高度带来巨大的占地面积及巨大的土石方工程工程量，进而导致高速公路每千米造价屡屡攀高。
一般而言，山区高等级公路深沟路段一般采取桥梁方式跨越，而高山路段一般采取隧道方式穿越，这就是山区常见的桥接隧、隧接桥的现象，这容易导致棘手的土石方平衡问题：由于桥跨路段不能消耗弃土，隧道洞渣就不能用于填筑路堤，大量过剩的隧道洞渣则必须寻找弃土场，而山区起伏不平的地形也很难找到合适的弃土场，即使找到弃土场，又将对库区水系、V形冲沟带来不利影响。
这些都对当代土木工程师提出了考验。
因此，当高等级公路跨越冲沟时，如果存在隧道洞渣废方，以超高填方路堤替代桥跨结构无疑也是一种解决方案，这与设置桥梁的方案相比较而言，既经济又环保：消除了挖方废方，减少了弃土场，保护了原始植被和耕地。
这种情况在已建的成渝高速公路、成雅高速公路、西攀高速公路、达陕高速公路、成南高速公路和柳桂高速公路上均有运用。
但是，已建成的多条高速公路的超高路堤已经发现了不同程度的破坏。
既然高速公路建设中出现了如此大量的超高路堤，由此而产生的超高路堤稳定性问题也变得十分突出，成为了建设、施工和科研等单位需要破解的难题之一。
山区高速公路的地形更加复杂，冲沟发育，沟深壁陡，很多呈“V”字形。
在这些地方填筑的填方路堤高度一般属于高路堤，一般的高填方都在20m以上，少数地方填方高度达到40m，甚至更高。
这种超高路堤填筑体积巨大，就更容易发生路基病害，超高路堤边坡的稳定性也更差，超高路堤对其支护结构物的土压力也较大。
土力学介绍
土力学是一门研究土壤力学行为和特性的学科，主要涉及土壤的变形、强度、稳定性和渗流等方面。
它是土木工程、地质工程、环境工程等领域的重要基础学科之一。
土力学的研究对象是土壤，包括土体的物理性质、力学性质和工程性质等。
通过实验和理论分析，土力学研究人员可以了解土壤在不同条件下的力学行为和变形特征，以及如何预测和控制土壤的稳定性和变形。
土力学的研究内容包括土体的本构关系、固结理论、土压力理论、地基承载力、土坡稳定等方面。
在工程实践中，土力学的知识被广泛应用于基础工程、地下工程、道路工程、水利工程等领域。
土力学的发展历程可以追溯到古代，但现代土力学的发展始于 20 世纪初期。
随着现代科学技术的不断进步，土力学的研究方法和技术也在不断更新和完善。
总之，土力学是一门非常重要的学科，它的研究成果对于保障工程建设的安全和可靠性具有重要意义。
对于从事土木工程、地质工程、环境工程等相关领域的人员来说，掌握土力学的基本知识和技能是必不可少的。
1、围堰断面边坡安全稳定校核
由于收纳区围堰分为两种，取其中稳定性最差的边坡比为1：1边坡进行安全稳定校核。
（1）、土层参数：围堰采用分层堆积土堤，土质与现场天然土质接近，故计算时采用的是淤泥质土（夹细砂）的力学指标：
（2）、计算围堰的容许高度H，并判断围堰边坡的稳定状态。
根据洛巴索夫的土坡稳定计算图，查得稳定系数N=0.10
由N=C/γH
可得H=10.9/（0.1*16.8）=6.5m〉3m，故判断围堰坡比为1：1的边坡是稳定的。
洛巴索夫的土坡稳定计算图
2、围堰地基承载力校核
鉴于外纳区所在地存在较多积水区域，计算时选用淤泥质土（夹细砂）的力学指标进行，计算时以满载时荷载：
（1）地基承载力：P=γH=16.8*3=50.4Kpa
（2）淤泥质土的设计允许承载力[P]=60 Kpa～90 Kpa
实际作用满载时的荷载P=50.4 Kpa
[P]=60 Kpa～90 Kpa>1.1*P=50.4*1.1=55.44 Kpa，满足要求。
浅谈建筑物地质差异较大时的地基处理措施我们地基所面临的问题主要有以下几个方面:1)承载力及稳定性问题;2)压缩及不均匀沉降问题;3)渗漏问题;4)液化问题;5)特殊土的特殊问题。
当天然地基存在上述五类问题之一或其中几个时，我们需采用地基处理措施以保证上部结构的安全与正常使用。
通过地基处理，达到以下一种或几种目的。
(1)提高地基土的承载力地基剪切破坏的具体表现形式有建筑物的地基承载力不够，由于偏心荷载或侧向土压力的作用使结构失稳;由于填土或建筑物荷载，使邻近地基产生隆起;土方开挖时边坡失稳基坑开挖时坑底隆起。
地基土的剪切破坏主要因为地基土的抗剪强度不足，因此，为防止剪切破坏，就需要采取一定的措施提高地基土的抗剪强度。
(2)降低地基土的压缩性地基的压缩性表现在建筑物的沉降和差异沉降大，而土的压缩性和土的压缩模量有关。
因此，必须采取措施提高地基土的压缩模量，以减少地基的沉降和不均匀沉降。
(3)改善地基的透水特性基坑开挖施工中，因土层内夹有薄层粉砂或粉土而产生管涌或流砂，这些都是因地下水在土中的运动而产生的问题，故必须采取措施使地基土降低透水性或减少其动水压力。
(4)改善地基土的动力特性饱和松散粉细砂(包括部分粉土)在地震的作用下会发生液化在承受交通荷载和打桩时，会使附近地基产生振动下降，这些是土的动力特性的表现。
地基处理的目的就是要改善土的动力特性以提高土的抗振动性能。
(5)改善特殊土不良地基特性对于湿陷性黄土和膨胀土，就是消除或减少黄土的湿陷性或膨胀土的胀缩性。
常用的地基处理方法有:换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法等。
1、换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。
其主要作用是提高地基承载力，减少沉降量，加速软弱土层的排水固结，防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。
一．填空题1．根据墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为 、 和被动土压力三种。
2．在相同条件下，产生主动土压力所需的墙身位移量△a 与产生被动土压力所需的墙身位移量△p 的大小关系是 。
3．根据朗肯土压力理论，当墙后土体处于主动土压力状态时，表示墙后土体单元应力状态的应力圆与土体抗剪强度包线的几何关系是 。
4. 挡土墙墙后土体处于朗肯主动土压力状态时，土体剪切破坏面与竖直面的夹角为 ；当墙后土体处于朗肯被动土压力状态时，土体剪切破坏面与水平面的夹角为 。
5．当挡土墙墙后填土面有均布荷载q 作用时，若填土的重度为γ，则将均布荷载换算成的当量土层厚度为 。
6．当墙后填土有地下水时，作用在墙背上的侧压力有土压力和 两部分。
7．当墙后无粘性填土中地下水位逐渐上升时，墙背上的侧压力产生的变化是 。
8．当挡土墙承受静止土压力时，墙后土体处于 应力状态。
9．挡土墙在满足 的条件下，库仑土压力理论与朗肯土压力理论计算得到的土压力是一致的。
10．墙后填土面倾角增大时，挡土墙主动土压力产生的变化是 。
11．库仑理论假定墙后土体中的滑裂面是通过 的平面。
12．瑞典条分法稳定安全系数是指_ _和__ _之比。
13．无黏性土坡在自然稳定状态下的极限坡角，称为__ __。
二.选择题1．按挡土墙结构特点，下列类型挡土墙属于重力式挡土墙的是( ) 。
A ．石砌衡重式挡土墙B ．钢筋混凝土悬臂式挡土墙C ．柱板式挡土墙；D ．锚定板式挡土墙2．在相同条件下，主动土压力E a 与被动土压力E p 的大小关系是( )。
A ．E a ≤E p ；B ．E a ≥E pC ．E a >E p ；D ．E a <E p3．若墙后填土为正常固结粘性土，其固结不排水抗剪强度指标c cu 、φcu 与有效应力抗剪强度指标c ’、φ’为已知，填土的重度为γ，则静止土压力系数K 0可表示为( ) 。
A ．K 0=1-sin φcuB ．K 0=2c cu /γC ．K 0=1-sin φ’D ．K 0=2c’/γ4．若挡土墙完全没有侧向变形、偏转和自身弯曲变形时，正确的描述是( )。
《土力学》教学大纲一、课程教学目的土力学是土木工程专业一门必修的专业基础课，是利用力学基本知识辅之以描述土松散体特性（压缩性、渗透性、粒间接触强度特性）的理论所建立的一门学科。
它主要从应力、应变和时间的关系，用力学的方法研究地基承载力、土的抗剪强度、侧向土压力、土体的变形和固结、土坡的稳定性等土工问题。
本课程的主要目的是使学生掌握土力学的基本原理和岩土工程设计基本方法。
课程内容上增加了最近几年新的工程资料，旨在开拓学生视野，将最新的岩土工程科技成果介绍给学生。
在理论教学中适当加大了深度，以满足学生后继课程的学习要求。
二、课程教学基本要求1．课程重点：土的基本物理和力学性质，土的渗流理论，土体应力计算和稳定性分析，地基的沉降分析及计算。
2．课程难点：土中渗流分析与控制，有效应力原理及应用，地基的沉降分析及计算，土压力计算。
3．能力培养要求：掌握土中渗流、应力及土体变形计算方法，掌握土的抗剪强度理论、土压力理论、地基承载力分析的极限平衡理论，能够对土的各种常见指标进行实验测定。
三、课程教学内容与学时课堂教学（32学时）1．绪论（1学时）简要介绍土力学的主要内容、目的、要求及与其它课程的联系，通过本课程发展简况及一些工程实例的介绍，能够正确认识本课程在本专业中的地位及地基基础在建筑工程中的重要性。
1.1 什么是土力学1.2 学习土力学的重要性1.3 土力学的主要内容1.4 如何学好土力学2．土的性质和工程分类（3学时）本部分的重点是土的三相比例指标及其换算，无粘性土和粘性土的物理特征，同时要引入土的压实性原理。
最后介绍地基土的工程分类。
工程地质概念方面由于已有工程地质学的基础知识，在此只稍作提示。
2.1土中固体颗粒2.2 土中水和气2.3 土的结构和构造2.3 土的三相比例指标2.4 土的物理特性和压实性2.5 土的工程分类及土的压实性等3．土的渗透性与渗流（2学时）土的渗透性是其主要力学性质之一,主要包括渗流量、渗透破坏和渗流防治三个方面的问题。
土力学全知识点土力学是一门研究土的物理、化学和力学性质及其在工程中的应用的学科。
它对于土木工程、地质工程、水利工程等领域都具有重要的意义。
一、土的物理性质1、土的三相组成土是由固体颗粒、水和气体三相组成的。
固体颗粒构成土的骨架，水和气体填充在骨架的孔隙中。
固体颗粒的大小、形状和级配会影响土的性质。
颗粒越大，孔隙比越小，土的渗透性越强。
2、土的粒度成分土的粒度成分是指土中不同粒径颗粒的相对含量。
常用的粒度分析方法有筛分法和比重计法。
根据粒度成分，土可以分为碎石土、砂土、粉土和黏性土等。
3、土的三相比例指标包括土的密度、重度、含水量、孔隙比、孔隙率和饱和度等。
这些指标之间存在一定的关系，可以相互换算。
4、土的渗透性土的渗透性是指水在土孔隙中渗透的能力。
渗透系数是衡量渗透性的重要指标。
影响渗透性的因素有土的粒度成分、孔隙比、饱和度等。
5、土的压实性土的压实性是指在一定的压实能量作用下，土能够被压实的程度。
最优含水量是使土达到最大干密度时的含水量。
二、土的力学性质1、土的压缩性土在压力作用下体积缩小的性质称为压缩性。
压缩系数和压缩模量是衡量压缩性的指标。
地基的沉降计算通常基于土的压缩性指标。
2、土的抗剪强度土的抗剪强度是指土抵抗剪切破坏的能力。
库仑定律是描述土的抗剪强度的基本定律。
土的抗剪强度指标包括内摩擦角和黏聚力。
3、土的应力状态土中的应力包括自重应力和附加应力。
应力分布的规律对于地基的设计和分析非常重要。
三、土压力1、静止土压力当挡土墙静止不动时，墙后填土处于静止状态，此时作用在墙上的土压力称为静止土压力。
2、主动土压力当挡土墙在墙后填土的推力作用下向前移动，墙后填土达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为主动土压力。
3、被动土压力当挡土墙在外力作用下向后移动，墙后填土达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为被动土压力。
四、地基承载力1、地基承载力的概念地基承载力是指地基单位面积上所能承受的最大荷载。
第五章 土压力和土坡稳定（7学时）内容提要1．挡土墙的土压力 2．朗肯土压力理论 3．库仑土压力理论 4．挡土结构设计简介 5. 土坡的稳定性分析能力培养要求1．用朗肯理论计算均质土的主动土压力与被动土压力。
2．用朗肯理论计算常见情况下的主动土压力。
3．用库仑理论计算土的主动与被动土压力。
4．会分析挡土墙的稳定性，简单挡土结构设计。
5．无粘性土坡的稳定分析。
6．用条分法对粘性土土坡进行的稳定分析。
7．会分析土坡失稳的原因，提出合理的措施。
教学形式教师主讲、课堂讨论、学生讲评、提问答疑、习题分析等第一节 挡土墙的土压力教学目标1．掌握三种土压力的概念。
2．掌握静止土压力计算。
教学内容设计及安排 【基本内容】一、挡土墙的位移与土体的状态 土压力的类型土压力（kN/m ）⎪⎩⎪⎨⎧→⇒→⇒→⇒如桥墩墙推土被动土压力如一般的重力式挡土墙土推墙主动土压力如地下室侧墙墙不动静止土压力p a E E E 01．静止土压力——挡土墙在土压力作用下不发生任何变形和位移（移动或转动）墙后填土处于弹性平衡状态，作用在挡土墙背的土压力。
2．主动土压力——挡土墙在土压力作用下离开土体向前位移时，土压力随之减少。
当位移至一定数值时，墙后土体达到主动极限平衡状态。
此时，作用在墙背的土压力称为主动土压力。
3．被动土压力——挡土墙在外力作用下推挤土体向后位移时，作用在墙上的土压力随之增加。
当位移至一定数值时，墙后土体达到被动极限平衡状态。
此时，作用在墙上的土压力称为被动土压力。
【讨论】△a<<△p ， E a <E 0<<E p二、土压力的计算简化处理——作用在挡土结构物背面上的静止土压力可视为天然土层自重应力的水平分量。
如图所示，在墙后填土体中任意深度z处取一微小单元体，作用于单元体水平面上的应力为γz ，则该点的静止土压力，即侧压力强度为：p 0＝K 0γz （kPa ） K 0——土的侧压力系数，即静止土压力系数：静止土压力系数的确定方法⎪⎩⎪⎨⎧'采用经验值—较适合于砂土—－＝采用经验公式：—较可靠—测定通过侧限条件下的试验ϕsin 10K由上式可知，静止土压力沿墙高为三角形分布，如图所示，取单位墙长计算，则作用在墙上的静止土压力为（由土压力强度沿墙高积分得到）E 0＝0221K h γ（kN/m ）——静止土压力分布图面积如图所示土压力作用点——距墙底h/3处（可用静力等效原理求得）静止土压力的应用⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧隧道涵洞侧墙底版连成整体）水闸、船闸边墙（与闸拱座（没有位移）岩基上的挡土墙地下室外墙【讨论】如果墙后有均布荷载q ，怎样求静止土压力？第二节 朗肯土压力理论教学目标掌握朗肯土压力理论的原理与假定，并能计算各种情况下的主动、被动土压力。
第七章地基承载力与土坡稳定性
填空题
1、在荷载作用下，建筑物地基的破坏通常是由于承载力不足而引起的剪切破坏，地基剪
切破坏的形式可分为整体剪切破坏、——和——三种。
2、典型的载荷试验p-s曲线可以分成顺序发生的三个阶段，即压密变形阶段、局部剪损阶段和——。
3、承载力因数是仅与————有关的无量纲系数。
4、考虑倾斜荷载的影响，地基极限承载力应——；考虑基础两侧覆盖层抗剪强度的影响，地基极限承载力可。
5、由于的存在，粘性土坡不会像无粘性土坡一样沿坡面表面滑动。
参考答案
1．局部剪切破坏，冲剪破坏；2．整体剪切破坏阶段；3．土的内摩擦角；
4．降低，提高；5．粘聚力；
选择题
2．下列属于地基土整体剪切破坏的特征的是（1、2、3）
(1)基础四周的地面隆起；(2)多发生于坚硬粘土层及密实砂土层；
(3)地基中形成连续的滑动面并贯穿至地面；(4)多发生于软土地基。
3．下列属于地基土冲剪破坏的特征是（1、2、3）
(1)破坏时地基中没有明显的滑动面；(2)基础四周地面无隆起；
(3)基础无明显倾斜，但发生较大沉降；(4)p-s曲线有明显转折点。
4．影响地基破坏模式的因素包括(1、2、3、4)。
(1)荷载大小；(2)基础埋深；(3)加荷速率；(4)地基土的压缩性高低.
5．影响无粘性土坡的稳定性的主要因素是（2、4）
(1)坡高；(2)坡角；(3)坡向；(4)土的内摩擦角。
6．大堤护岸边坡，当河水位骤降到低水位时，边坡稳定性发生的变化是（1）
(1)边坡稳定性降低；(2)边坡稳定性无变化。
(3)边坡稳定性有提高；(4)难以确定。
简答题
1、地基破坏模式有哪几种?各有何特点。
答：根据地基剪切破坏的特征，可将地基破坏分为整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏三种模式。
(1)整体剪切破坏。
基底压力p超过临塑荷载后，随着荷载的增加，剪切破坏区不断扩大，最后在地基中形成连续的滑动面，基础压力p超过临塑荷载后，随着荷载的增加，剪切破坏区不断扩大，最后在地基中形成连续的滑动面，基础急剧下沉并可能向一侧倾斜，基础四周的地面明显降起。
密实的砂土和硬粘土较可能发生这种破坏形式。
(2)局部剪切破坏。
随着荷载的增加，塑性区只发展到地基内某—范围，滑动面不延伸到地面而是终止在地基内某—深度处，基础周围地面稍有隆起，地基会发生较大变形，但房屋—般不会倾倒，中等密实砂土、松砂和软粘土都可能发生这种破坏形式。
（3)冲剪破坏。
基础下软弱土发生垂直剪切破坏，使基础连续下沉。
破坏时地基中无明显滑动面，基础四周地面无隆起而是下陷，基础无明显倾斜，但发生较大沉降，对于压缩
性较大的松砂和软土地基可能发生这种破坏形式。
2、影响土坡稳定的因素有哪些?
答：影响边坡稳定的因素一般有以下几方面：
①土坡作用力发生变化，例如由于在坡顶堆放材料或建造建筑物使坡顶受荷，或由于打桩、车辆行驶、爆破、地震等引起的振动改变了原来的平衡状态。
②土体抗剪强度的降低，例如土体中含水量或孔隙水压力的增加。
③静水压力的作用，例如雨水或地面水流人土坡中的竖向裂缝，对土坡产生侧向压力，从而促进土坡的滑动。
④地下水在土坝或基坑等边坡中的渗流常是边坡失稳的重要因素，这是因为渗流会引起动水力，同时土中的细粒会穿过租颗粒之间的孔隙被渗流挟带而去，使土体的密实度下降。
⑤因坡脚挖方面导致土坡高度或坡角增大。
3、简述防止土坡滑动的措施。
答：防止滑坡的措施有：
①加强岩土工程勘察，查明边坡地区工程地质，水文地质条件，尽量避开滑坡区或古滑坡区，掩埋的古河道、冲沟口等不良地质地段。
②根据当地经验，参照同类土体或岩体的稳定情况，选取适宜的坡形和坡度。
③对于土质边坡或易于软化的岩质边坡，在开挖时应采取相应的排水和坡脚、坡面保护措施，并不得在影响边坡稳定性的范围内积水。
④开挖土石方时，宜从上到下依次进行，并防止超挖；挖填土量求平衡，尽量分数处理弃土，如必须在坡顶或山腰大量弃土时，应进行坡体稳定验算。
⑤若边坡稳定性不足时，可采取放缓坡度，设置成荷平台，分期加荷及设置相应的支挡结构等措施。
⑥对软土，特别是灵敏度较高的软土，应注意防止对土的扰动，控制加荷速率。
⑦为防止振动等对边坡的影响，桩基施工宜采取压桩，人工挖孔桩或重锤低击，低频锤击等施工方式。
