《边坡稳定性》PPT课件

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1、路基路面工程HongxiaTAN2023-1-17第4章路基稳定性分析 计算路基失稳的原因：边坡过陡、自然平衡条件被破坏、水流冲刷、地基承载力过低等都会造成边坡沿一剪切面产生坍塌，必须分析其稳定性。路基边坡稳定性概念：一般来说，如果边坡土(岩)体内部某一个面上的滑动力超过了土(岩)体抵抗滑动的能力，边坡将产生滑动，即失去稳定；如果滑动力小于抵抗力，则认为边坡是稳定的。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-17 兰临高速公路兰临高速公路 昭山风景区昭山风景区 边坡失稳滑塌边坡失稳滑塌 塌方现场塌方现场路基路面工程HongxiaTAN2023-1-17路基路面工程HongxiaTAN202

2、3-1-174.1 车辆荷载换算 路基路面工程HongxiaTAN2023-1-17路基路面工程HongxiaTAN2023-1-174.2 容许稳定安全系数 RKT稳定系数：路基路面工程HongxiaTAN2023-1-17路基路面工程HongxiaTAN2023-1-174.3 计算参数取值加权平均法加权平均法:1.按分层厚度按分层厚度2.按土条宽度按土条宽度3.按面积按面积.iiiiiiiiihhchhhhc路基路面工程HongxiaTAN2023-1-17例例1:如图所示路堤由双层土体组成如图所示路堤由双层土体组成,试确定边坡稳定性验算参数试确定边坡稳定性验算参数c、tg 、r值。值。

3、路基路面工程HongxiaTAN2023-1-174.4 路基滑动面分类 陡坡路堤，顺层滑坡折线形一般细粒土，软弱地基曲线形砂类土（无粘性土）直线形陡坡路堤，顺层滑坡折线形一般细粒土，软弱地基曲线形砂类土（无粘性土）直线形路基路面工程HongxiaTAN2023-1-174.5 稳定性分析方法 图解法、表解法力学假设：1）纵向取单位长度，考虑为平面问题；2）松散的砂类土、砾（石）土按直线破裂面进行分析；3）粘性土按圆弧破裂面进行分析；4）不考虑滑动土体本身内应力的分布，将其视为刚性整体，在滑动面上考虑其静力平衡；5）极限滑动面的位置由试算确定。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-17

4、4.6 直线法直线法适用于砂土和砂性土（两者合称砂类土），土的抗力以内摩擦力为主，粘聚力甚小。边坡破坏时，破裂面近似平面。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-17 在假定滑动面上，单位长度路基：下滑力和抗滑力：sin(tg)tgcostgnTGFcLcLNcLG 稳定安全系数：sincosGtgGcLTFK 最不利破坏面：假定多个滑动面，分别计算出12,K K，画出 K曲线，由图上确定minK及相应的0值。特例：对纯净砂石，0,tgcKtg 试算法：路基路面工程HongxiaTAN2023-1-17例例2 某砂类土路堤填料的内摩擦角为某砂类土路堤填料的内摩擦角为35度，如果采用度，如

5、果采用1：的边坡，安全系数：的边坡，安全系数取，问该路基是否稳定，如不稳，可采取什么措施？取，问该路基是否稳定，如不稳，可采取什么措施？例例3 如图路堤横断面如图路堤横断面,已知填料为砂性土已知填料为砂性土,容重为容重为18.62kN/m3,粘结力为粘结力为0.98kPa,内摩擦角为内摩擦角为35度度,问该路堤边坡会不会沿滑动面问该路堤边坡会不会沿滑动面AB滑动滑动?路基路面工程HongxiaTAN2023-1-17解析法解析法:其中：其中：1、验算边坡稳定性、验算边坡稳定性2、确定坡角、确定坡角3、确定路基高度、确定路基高度例题见书上例题见书上P7576.min2.cot2.cscKafa

6、af2caHtanfcot()mn路基路面工程HongxiaTAN2023-1-174.7 圆弧法土的粘力使边坡滑动面多呈现曲面，通常假定为圆弧滑动面。圆弧法适用于粘土，土的抗力以粘聚力为主，内摩擦力较小。边坡破坏时，破裂面近似圆柱形。原理：静力平衡(Static equilibrium)假定土质均匀，不计滑动面以外的土体位移所产生的作用力，取单位长度，将滑动体划分为若干土条，计算各土条对于滑动圆心的滑动力矩Moi和抗滑力矩Myi，取两力矩比值K为稳定系数以判定是否稳定。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-17最危险滑动面的圆心确定：线法：36度线法：路基路面工程HongxiaTAN

7、2023-1-174.7 圆弧法(简单条分法、Fellenius法、Bishop法)任意条块 i，滑动面上 下滑力和抗滑力：sincosiiiiiiiiiTGFclN tgclGtg 整体分析：下滑力矩和抗滑力矩：siriMT RMF R 稳定安全系数：iiiiiiisrGtgGclTFMMKsin)cos(分析时注意点：Ti 的方向，Y 轴左侧条块 Ti起抗滑作用，取“-”号；滑动面上，地基与路基参数,c可能不同；地基与路基容重 r 可能不同；由于不考虑条间力作用，K 计算结果偏小 1020%，偏于安全；滑动面位置确定：试算；圆心位置确定：经验方法，36线法、4.5H 法。路基路面工程Hon

8、gxiaTAN2023-1-174.8 圆弧法（简化Bishop法）1cossiniiiimtgK路基路面工程HongxiaTAN2023-1-174.9 传递系数法（不平衡推力法）假定：土条间推力平行于上侧土条 滑动面方向。分析第 i 条块：下滑力和抗滑力 1111cos()sin()iiiiiiiiiiiTTEEFNEtgcl 安全系数 1111sin()cos()iiiiiiiiiiiNEtgclFKTTEE 因为 Ei-1、Ei未知，无法求得 K 值。首先假定 K=K，自上而下计算 Ei：第 1 条块，Ei-1=0，求得 E1。当 E10 时，认为本条块是稳定的，令 E1=0；第 2

9、条块，Ei-1已知，可求得 E2。当 E20 时，认为本条块及以上条块是稳定的，令 E2=0；第 n 条块，En-1已知，可求得 En。当 En0 时，认为整体稳定，否则为不稳定。如假定不同的 K 值，使得 En0，可通过试算得到安全系数。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-174.10 圆弧滑动面的表解法和图解法见书见书P79-80路基路面工程HongxiaTAN2023-1-174.11 圆弧滑动面的解析法圆弧滑动面的形式：坡脚圆 判别：1、当 或 时为坡脚圆 坡面圆 中点圆 2、当 滑动面可能为坡脚圆、坡面圆、中点圆，取决于硬层的埋藏深度。边坡的稳定系数：30530530,1.

10、,cKHf 路基路面工程HongxiaTAN2023-1-174.12 折线形滑动面（陡坡路堤）当滑动面为基底的多个坡度的折线倾斜面时，可按折线滑动面考虑，将滑动面上土体按折线段划分成若干条块，自上而下分别计算各土体的剩余下滑力，根据最后一块土体的剩余下滑力的正负值确定整个路堤的整体稳定性。即：剩余下滑力=下滑力-(抗滑力)/K路基路面工程HongxiaTAN2023-1-17例4：试分析如图折线坡上路堤的抗滑稳定性路基路面工程HongxiaTAN2023-1-17计算：1)首先求土块的剩余下滑力；的面积：S11/2(4+6)2+1/266=28 m2的重量：G1=2818=504 kN/m的

11、抗滑力：R1=1/K(G1+q b1)cos1tg?c L1 106.0/0.707 的下滑力：T1=（G1+q b1）sin1 384.608 kN/m 所以，的剩余下滑力为：F1T1R1234.25 kN/m路基路面工程HongxiaTAN2023-1-172)F1当作外力，求土块的剩余下滑力；的面积：S248=32 m2 的重量：G2=3218=576 kN/m 的抗滑力：R2=1/K(G2+q b2F10.707)tg?c L2 104.0 199.58 kN/m 的下滑力：的剩余下滑力为：F2T2R2-33.97 kN/m0，也即和可以自平衡，所以令F2为0，不带入下块计算。路基路面

12、工程HongxiaTAN2023-1-173)求土块的剩余下滑力；的面积：S31/288=32 m2 的重量：G3=3218=576 kN/m 的抗滑力：R3=1/KG3cos2tg?c L3 108.0/0.97 185.8 kN/m 的下滑力：T3=G3sin2 139.4 kN/m 的剩余下滑力为：F3T3R3-46.4 kN/m0 4)因为的剩余下滑力小于0，折线路堤满足抗滑要求。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-174.13 软土地基的路基稳定性分析临界高度的计算 临界高度(Critical height)：指天然路基状态下，不采取任何加固措施，所容许的路基最大填土高度。

13、计算公式 1）均质薄层软土地基 2）均质厚层软土路基式中：Hc容许填土的临界高度；c 软土的快剪粘结力；填土的容重；Nw稳定因数。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-17路基稳定性的计算方法总应力法 安全系数为：有效固结应力法路基路面工程HongxiaTAN2023-1-174.14 浸水路堤稳定性 1）水的影响分析 浸水部分土体受到浮力作用，可用浸水容重 rB代替容重计 算土条的重力；浸水后土的粘结力 c、内摩擦角 下降；渗透动水压力作用（渗流力）。渗流力的大小：B wDIr 其中，I渗流水力坡降；B浸润线以下土体面积。渗流力的方向：与水力坡降方向相同，作用于渗流土体形心。路基路面

14、工程HongxiaTAN2023-1-172）稳定性分析()iii irsiiiN tgcl RMKMTRD S 其中，Di为分块渗流力，Si为分块渗流力作用线与圆心的距离。注意点：浸润线上、下部分分别用 r、rB计算重力；浸润线上、下部分 c、值可能不同；考虑渗流力。3）分析方法假想摩擦角法：假想填料的内摩擦角悬浮法：水的浮力抵消动水压力作用，附加浸水力矩条分法：浸水与干燥分别计算，并计入浮力和动水压力作用路基路面工程HongxiaTAN2023-1-17假想摩擦角法基本原理：适当改变填料的内摩擦角，利用非浸水时的常用方法，进行浸水时的路堤稳定性计算。（只适用于全浸水路堤）路基路面工程Hon

15、gxiaTAN2023-1-17悬浮法基本原理：假想用水的浮力作用间接抵消动水压力对边坡的影响，即在计算抗滑力矩中，用降低后的内摩擦角反应浮力的影响，而在计算滑动力矩中，不考虑浮力作用，滑动力矩没有减小，用以抵偿动水压力的不利影响。012costanQWcL RKFFa路基路面工程HongxiaTAN2023-1-17条分法基本原理：与非浸水时的条分法相同，但土条分成浸水与干燥两部分，并直接计入浸水后的浮力和动水压力作用路基路面工程HongxiaTAN2023-1-17例5 计算如下浸水路堤的边坡稳定性。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-174.15 地震验算 路基路面工程Hong

16、xiaTAN2023-1-172）稳定性分析 条块分析：下滑力和抗滑力：sincoscossiniiiiiiiii iiiiiiTGQFN tgclNGQ 安全系数：sinsincosiiiiiiiiiiiiiiiFRFKyG xQ yGQRFGQ 3）分析方法 解析法 图解法路基路面工程HongxiaTAN2023-1-17本章基本要求w掌握边坡稳定性分析原理和方法；掌握边坡稳定性分析原理和方法；w了解陡坡路堤稳定性、浸水路堤稳定性的分析方法；了解陡坡路堤稳定性、浸水路堤稳定性的分析方法；路基路面工程HongxiaTAN2023-1-17思考题w对直线法、圆弧法和传递系数法的异同进行比较，它

17、们各自适用于什么对直线法、圆弧法和传递系数法的异同进行比较，它们各自适用于什么场合？场合？w用条分法分析路基稳定性时，作用于条块上的各已知力是如何考虑和计用条分法分析路基稳定性时，作用于条块上的各已知力是如何考虑和计算的？算的？w在路基稳定性分析中，土工参数和容许安全系数值应如何合理确定？在路基稳定性分析中，土工参数和容许安全系数值应如何合理确定？w用哪些方法整治路基边坡失稳问题？用哪些方法整治路基边坡失稳问题？路基路面工程HongxiaTAN2023-1-17练习题1、已知陡坡路堤的横断面如图，横断面面积为、已知陡坡路堤的横断面如图，横断面面积为125平方米，填土容重为平方米，填土容重为18kN/m3，粘聚力为，基底接触面的内摩擦角为，粘聚力为，基底接触面的内摩擦角为21度，验算此路堤的整度，验算此路堤的整体稳定性，安全系数取。体稳定性，安全系数取。路基路面工程HongxiaTAN2023-1-172、路堤断面如图所示，路基为亚粘土，容重为，内摩擦角为、路堤断面如图所示，路基为亚粘土，容重为，内摩擦角为27度，粘度，粘聚力为，聚力为，稳定系数取稳定系数取1.25.验算该路堤的稳定性。汽车换算土柱高。验算该路堤的稳定性。汽车换算土柱高。