路基边坡稳定性分析.pptx

1 路基边坡稳定性分析 Part Ⅱ 路基边坡的破坏形式 第1页/共23页 5.1 路基边坡的破坏形式 路基边坡：由路基填方或挖方形成的具有斜坡坡面的土体称为边坡 土坡稳定性分析：采用土力学的理论来研究土体发生滑动破坏时滑动面可能的位置和几何形状、滑动面上的剪应力和抗剪强度的大小，进行滑动土体的力学平衡分析，以估算土坡是否安全，检验设计的路基边坡坡度是否符合稳定标准。 第2页/共23页 5.1 路基边坡的破坏形式 稳定性怎样分析 极限平衡法 分析步骤 1、假定破坏土体沿坡体内某一确定的滑裂面滑动； 2、根据滑裂土体的静力平衡条件和摩尔－库仑破坏准则计算沿该滑裂面滑动的安全系数或破坏概率的高低； 3、系统选取多个可能的滑动面，用同样的方法计算稳定安全系数， 4、确定最小稳定安全系数为最危险滑动面，并判断其稳定性（～）。 5.1 路基边坡的破坏形式 第3页/共23页 由上式可见稳定系数是滑面倾角的函数，为了求出最小的稳定系数： 1、假定滑动面为任意位置，AD1 AD2 AD3…时，计算各滑裂面倾角及相应的稳定系数； 2、分别以K、α为纵、横坐标轴，绘制K－α曲线； 3、作水平线与曲线相切，切点所对应的纵、横坐标就是设计边坡的最小稳定系数Kmin和该滑裂面倾角α，也即最危险滑裂面； 4、比较kmin≥ ～1.25 。 5.2 直线滑面的边坡稳定性分析 第4页/共23页 5.2 直线滑面的边坡稳定性分析 适用性：砂石料等无黏性土筑成的路堤，其滑动破坏面常接近于平面，在横断面上则为一直线，因此直线滑动面主要适用抗剪强度受摩擦力控制的填料填筑的路堤。 分析步骤（已知：γ、φ、c） 1、假定滑动面AD（滑面的倾角α）； 2、计算重力沿滑动面与垂直滑动面的分力T、N 3、计算稳定系数K 其中：W‘为滑动土体重W和列车与轨道荷载P之和。l、c分别为滑面的长度和单位长度凝聚力。 第5页/共23页 若c＝0，则 示例：若某种填料φ＝40°，拟采用1：m＝1：的边坡坡率，问稳定系数多大，能达到规范规定的要求吗？ 5.2 直线滑面的边坡稳定性分析 第6页/共23页 5.3 圆弧滑面的边坡稳定性分析 大量的现场观察和调查资料表面，黏性土坡失稳时，其滑裂面接近于一个圆柱面，工程计算中常将它简化为圆弧滑动面的平面应变问题。圆弧滑动面主要适用黏性土坡。 边坡失稳时，滑动土体ABCD同时整体沿CD弧向下滑动，对圆心O来说，相当于整个滑动土体沿CD弧绕圆心O点转动。 第7页/共23页 用圆弧滑动面进行土坡稳定分析的方法： 瑞典条分法（W.Fellenius,1963） 毕肖普法（A.W.Bishop,1955） 稳定参数图解法 怎么会有多种不同的方法？ 稳定性怎么分析？ 因为破坏形式是转动，那么只需要找出滑动土体对O点的抗滑力矩与滑动力矩之比值，并将其作为边坡的稳定系数K，以此来判定边坡的稳定性。 具体方法 5.3 圆弧滑面的边坡稳定性分析 第8页/共23页 瑞典条分法 在具体计算中，将滑动土体ABCD分成n个土条，由图可见作用于各土条上的下滑力和圆弧上各点的抗滑力均相切于圆弧面，稳定系数K以滑动面上各点对圆心O点的抗滑力矩之和Mr与各土条的下滑力矩之和Ms的比值来表示。 5.3 圆弧滑面的边坡稳定性分析 第9页/共23页 瑞典条分法 5.3 圆弧滑面的边坡稳定性分析 具体分析： 1、土条的下滑力Ti 土条重力（若土条上方存在列车和轨道荷载换算土柱，应包括换算土柱的荷载重）沿滑动面方向的分力。 2、滑动面上的抗滑力 3、稳定系数K （5－3）表示某个圆心位置已经确定的滑动面的稳定安全系数 第10页/共23页 5.3 圆弧滑面的边坡稳定性分析 （5－3）表示某个圆心位置已经确定的滑动面的稳定安全系数，但是这一安全系数并不代表边坡的真正稳定性，因为滑动面是任意选取的。稳定分析必须找出最危险的滑面位置。 怎么确定 1、试算； 2、经验方法。 位置主要决定于路基填料的性质、边坡形式和坡度、地基土质条件。 瑞典条分法 第11页/共23页 5.3 圆弧滑面的边坡稳定性分析 瑞典条分法 试算法示例 第12页/共23页 线法 36°线法 瑞典条分法 5.3 圆弧滑面的边坡稳定性分析 第13页/共23页 以上两种方法计算结果相差不大，均可采用， 36°线法比较简便，法则比较精确，且求出的稳定系数K是最小，故常用于路堤边坡的稳定性分析。 关于瑞典条分法的讨论：瑞典条分法在进行土坡稳定分析时，忽略了条块间的相互作用力，它只满足滑动土体的整体力矩平衡条件而不满足各条块的静力平衡条件，原则上不是很完善。 考虑条间侧向作用力 毕肖普法 理论上相对于瑞典条分法更为完善 瑞典条分法 5.3 圆弧滑面的边坡稳定性分析 第14页/共23页 毕肖普法 毕肖普法计算简图 5.3 圆弧滑面的边坡