圆弧滑动面的边坡稳定计算方法.ppt

第四章路基稳定性分析计算第一节概述3.岩石路堑边坡稳定性分析过程（1）首先进行定性分析；（2）确定失稳岩体的范围和软弱面（滑动面）；（3）进行定量力学计算。4.路基边坡稳定性分析方法（1）工程地质法（比拟法）：实践经验的对比（2）力学分析法：数解（运用力学方程、数学公式进行计算）（3）图解法：查图、查表5.路基边坡稳定性力学计算的基本方法6.行车荷载作用当量路基岩土层厚度的换算第二节直线滑动面的边坡稳定性分析1.试算法稳定系数计算公式：K与滑动面倾角w的关系曲线示意图2.解析法稳定系数计算公式：第三节曲线滑动面的边坡稳定性分析1.圆弧滑动面的条分法（条分法是具有代表性的方法）（1）原理：静力平衡（2）图式（确定圆心位置）（a）4.5H线法；（b）36º线法4.5H线法确定圆心位置图式1－K值曲线；2－圆心辅助线；3－最危险滑动面1436º线法确定圆心位置图式（3）计算式稳定系数K计算公式：当路基分层填筑，参数相差较大时，可取加权平均值。设土层厚度为hi，则：2.条分法的表解和图解（1）表解法（a）计算图式（b）稳定系数K计算公式：（c）根据边坡率m查表获取参数A和B，计算稳定系数K：（d）表解法为近似解，K值要求应略为提高（到底提高多少，具体问题具体分析，例如Kmin≥1.5）。（2）图解法（a）在极限平衡条件下（K＝1.0），计算（b）查图（c）查图确定任意高度H的边坡角α，或指定α值时，确定H值；（d）转换到所需求稳定系数K值下的边坡角α’或高度H’：3.圆弧滑动面的解析法（1）坡脚圆法滑动土体ABDF对圆心O的滑动力矩为：抗滑力矩My为：按极限平衡条件（My＝M0），边坡的稳定系数为：欲使K值最小，函数f（α0，a，w）应最大。以α0与w为自变量，f（α0，a，w）分别对α0和w进行求偏导，可得：利用上面两式，假定不同的坡脚参数α0或w，分别计算和绘制关系曲线图，见下图：（2）中点圆法总滑动力矩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≈66º47’，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：由下图可查得η和λ值，然后计算w和α0，可得f（α0，a，w），即可得到边坡稳定系数K值。对高塑性填土边坡(φ＝0)，a>53º时为坡脚圆，a<53º为中点圆。当a>60º时，最危险滑动面在坡脚地面线以上，此种滑动面圆弧称为坡面圆。第四节软土地基的路基稳定性分析1.临界高度的计算临界高度：天然地基状态下，不采取任何加固措施，所容许的路基最大填土高度。（1）均质薄层软土地基此时圆弧滑动面与软土层底面相切，则（2）均质厚层软土地基由于d值很大，λ值向无穷大数值接近，故取Nw＝5.52，所以，而填土容重一般为17.5～19.5kN/m3，所以实际工程中可近似取Hc＝0.3c。（3）对于非均质软土地基的填土临界高度，涉及因素较多，实际计算时可直接根据稳定性分析结果而定。2.路基稳定性的计算方法（1）总应力法稳定系数K值为：总应力法计算的K值主要是为快速施工瞬时加载情况下提供的安全系数，而未考虑在路堤荷载作用下，土层固结所导致的土层总强度的增长。（2）有效固结应力法有效固结应力法可以求固结过程中任意时刻已知固结度的安全系数，但它本身不计算固结度，只是把固结度作为已知条件。稳定系数K值为：值得注意的是，当固结度较小时，用有效固结应力法计算的安全系数不一定比用快剪指标的总应力法计算的安全系数大。第五节浸水路堤的稳定性分析双侧渗水路堤水位变化示意图砂性土路堤：透水性强，动水压力较小；粘性土路堤：压实后密实，透水性差，动水压力不大。土质路堤：如亚砂土或亚粘土等，稳定性较差；1.假想摩擦角法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。此法适用于全浸水路堤，是一种简易方法，可供粗略估算参考。2.悬浮法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（抗滑力矩相应减少），而在计算滑动力矩中，不考虑因浮力作用，滑动力矩没有减少，用以抵偿动水压力的不利影响。稳定系数K值为：此法亦较粗略，适用于方案比较时估算参考。悬浮法计算图式1－滑动面；2－降水曲线3.条分法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。这样显然比上述两法更符合实际条件，当需要比较精确计算时，可采用此法。边坡稳定系数K值为：浸水土条示意图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（2）《公路工程抗震设计规范》(JTJ004—89)规定，对于地震烈度为8度或8度以