边坡稳定性分析方法

时间：2020-09-03 08:05:58　来源：达达文档网本文已影响人

　第二节边坡稳定性分析方法

　力学验算法和工程地质法是路基边坡稳定性分析和验算方法常用的两种方法。

　1 ?力学验算法

　（1）数解法假定几个不同的滑动面，按力学平衡原理对每个滑动面进行验算，从中找岀最危险滑

　动面，按此最危险滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。此方法计算较精确，但计算繁琐。

　（2）图解或表解法在图解和计算的基础上，经过分析研究，制定图表，供边坡稳定性验算时采用。

　以简化计算工作。

　2?工程地质法

　根据稳定的自然山坡或已有的人工边坡进行土类及其状态的分析研究，通过工程地质条件相对

　比，拟定出与路基边坡条件相类似的稳定值的参考数据，作为确定路基边坡值的依据。

　一般土质边坡的设计常用力学验算法进行验算，用工程地质法进行校核；岩石或碎石土类边坡则

　主要采用工程地质法进行设计。

　3?力学验算法的基本假定

　滑动土楔体是均质各向同性、滑动面通过坡脚、不考虑滑动土体内部的应力分布及各土条（指条

　分法）之间相互作用力的影响。

　一、直线滑动面法

　松散的砂类土路基边坡，渗水性强，粘性差，边坡稳定主要靠其内摩擦力。失稳土体的滑动面近

　似直线状态，故直线滑动面法适用于砂类土：

　如图2-2-4所示，验算时，先通过坡脚或变坡点假设一直线滑动面，将路提斜上方分割出下滑土

　楔体ABD沿假设的滑动面 AD滑动，其稳定系数 K按下式计算（按边坡纵向单位长度计）：

　(2 2-3)

　式屮：尸一^6滑动鹵的范*力丄n

　T—的下瞬力小尙

　G- 上權体重力和路崩顶面车桶按葬土层裔瓠之和』M 情功面对氷平面的倔料阳卄

　串—略堤填料的内摩擔

　c——陆堤填料的粘结力 > 诃科

　L-構动面他的圧度?叫

　通过圾询片点&假湮儿个（3-4

　通过圾询片点&假湮儿个（3-4个｝不同的斯动面.按式（24心此求出相应的穩毎慕敷悶人形…尊仏井坦出曲线.用以宦岀JR小柚豪皴艮止对应最甩险灣动面的侦

　验算的边坡是否稳定，取决于最小稳定系数 Kmin的值。当Kmin = 1.0时，边坡处于极限平

　衡状态。由于计算的假定，计算参数（r，W, c）的取值都与实际情况存在一定的差异，为了保证

　边坡有足够的稳定性，通常以最小稳定系数 Kmin》1.25来判别边坡的稳定性。但Kmin过大，则设计偏于保守，在工程上不经济。

　当路堤填料为纯净的粗砂、中砂、砾石、碎石时，其粘聚力很小，可忽略不计，则式（ 2-2-3 ）

　变为：

　K 二半二 1避（2-2^4）

　I lana

　式（2-2-3）也适用于均质砂类土路堑边坡的稳定性验算。

　二、圆弧滑动面法

　用粘性土填筑的路堤，边坡滑坍时的破裂面形状为一曲面，为简化计算，通常近似地假设为一圆

　弧状滑动面。分析边坡稳定性时，按其各种不同的假设，有多种方法，但工程上普遍采用条分法

　（又称瑞典法）及具简化计算的表解法和图解法。

　1 ?条分法

　条分法是圆弧滑动面稳定性计算方法中一种具有代表性的方法。该法力的概念明确，使用范围较广，基本原理是静力平衡，计算时取边坡的单位长度。分条的目的，在于使计算结果较

　为精确。稳定系数最小值 Kmi n,通过多道圆弧试算而得，计算工作量较大，分条不宜过多。条

　分法要求作图准确，尽量减少量取尺寸的误差。

　（1）计算公式及其步骤

　1）如图2-2-5所示，通过坡脚任意选定一个可能的圆弧滑动面 AB,其半径为R。将滑动土体分成

　若干个垂直土条，其宽度一般为 2?4m通常分8?10个土条，分条时，可结合横断面特征，如分

　在边坡或地面变化点处，以便简化计算。

　2》计鼻毎争土箫的土休牴仇引至滑閒圜握胳直面上并分解対：

　切向分力T ■ Q諒血；

　法向分力艸=

　式中：ai为第i条土体弧段中心点的半径线与通过圆心的垂线之间的夹角。

　3）以圆心o点为转动圆心，半径 R为力臂，计算滑动面上各力对 O点的滑动力矩，但应

　注意在OY轴右侧的Ti为正，是促使土楔体滑动的力；而在 OY轴左侧的Ti '方向相反，其值为

　负，是抵抗土楔体滑动的力，其产生的力矩应在滑动力矩中扣除。因此，滑动力矩为 M滑二

　（ETi—X Ti ' ）R。计算土条重时，行车荷载换算的土柱应计算在相应的土条重 Qi中

　4）以0点为圆心，计算滑动面上各力对 0点的抗滑力矩，M抗滑二（ENif+ EcLi）R。

　<2-2 6}5）求稳定系数K:

　<2-2 6}

　'习柏'￡醉）"Eq述呦-工;防耐

　式申沁——樹动圆虬仙的总怜慢?叭

　严?堀料的帝结力山內；

　/—期料的摩凜系数丿工仙P0严曲叽丄脣

　其中汀——填料的粧容就上眇詔:

　6[ 各土条霓虞F眄

　hi 茬土礙裔虞,m4

　当路堤由不同填料分层填筑而成时，式（2-2-6）中的各土条重应为该土条所包含的各土层中重力

　之和，而各土条 c、9值，应取该土条的底部弧段所处土层的数据。

　6）再假定几个可能的滑动圆弧，按上述步骤分别计算相应的稳定系数，在圆心辅助线上绘岀稳定

　系数对应于圆心的关系曲线 K=f（o），在该曲线上找岀最小的稳定系数 Kmin，与Kmin对应的滑动

　面就是最危险的滑动面。

　当Kmin》（1.25?1.5）认为边坡是稳定的。对 Kmin的具体要求可根据土的特性、抗剪强

　度指标的可靠程度、公路等级与路段的重要性和地区经验综合考虑确定；当尺 Kmin< 1.25时,

　则应放缓边坡，再按上述方法进行稳定性验算。各圆弧的圆心位置，可采用辅助线的方法确定。

　⑵确定圆心辅助线

　根据经验，最危险滑动面的圆心在一条直线上，该直线称为圆心辅助线。确定圆心辅助线的方法

　有4.5H法和36°法。

　1）4.5H法（如图2-2-6所示）

　4.5H法的步骤如下：

　由坡脚E向下引垂线并截取边坡高度 H得F点。

　自F点向右引水平线并量取 4.5H得M点。

　连接坡脚E和坡顶S,求ES的斜度i0 = 1/m，根据i0由表2-2-2查得B 1、^2的角值。

　自E点引与ES成3 1角的直线，又由 S点引与水平线成 32角的直线，两直线交于丨点<

　⑤连接M与I，并向左上方延长，即得辅助线。

　⑧如土仅有粘结力，而 9 =0,则最危险滑动圆弧的圆心就是 I点；如土除粘结力外还有摩擦力,

　则最危险滑动面的圆心将随 9值的增加，而在辅助线上向外移动。

　辅耽连角dll 1-11

　冋S

　研曲

　II： LQ

　1=i_i

　uur

　卅

　Hi.6

　1**UH

　P3+Q|

　1FW1

　25"

　眇

　1G.Q

　i-wn*

　2S^

　36*

　4.5H法较精确，求出的稳定系数值较小，此法适用于验算重要建筑物的稳定性。

　2）36 ° 法

　如图2-2-7所示.由E点作与水平线成 36°角的射线 EF,即为辅助线，此法是一种简化的方法。

　團立in

　丄掲處莓车荷義时点透庄局的憧SS （如图2-2-

　血）.不计打车苛載时，E点选甘:路堆边缘（如備2-2 7h）

　越喘;我简愼「何辅确潢轴钦5"醴为星?两种方生对于潸动谢通览肢禅的悄况均适用，牖可％不il 丰柄荷鞍换算的上崖焊虞?计算结呆制人不大亠

　按釜分摆进衬路華边城怎堂性洗算时计押丄悴乐较大.对于均质.直纯见边圾貉堆.祈◎囲逋过罐脚.坡庚另出罟斧厘神到龙限远时"I用3也进看

　如圈加肩噺不滞上体刖分成芳徽块?Jt寃为H

　島艸」捲*全长4辖此二占均怕边坡岛度棗戕达上

　(2-2-71障睚Ht功曲的化■怖谄ai彈的匱心…饶b二霽\寸机*廿A

　(2-2-71

　障睚Ht功曲的化■

　怖谄ai彈的匱心

　…饶

　b二霽

　\寸机*廿

　A =黃〒 ;ft ■

　q用imcr

　iSKhi延狀上条质审为：

　邕定系教为;

　\ ： “V 丛 r>：禅w’ccs" +

　A /一取决予几馬尺寸的痰数?査我工皆：

　￡—土的粘轴力'煦H

　f 土的内摩據系數爭o

　制表时略去行节荷抿,用365fewsia^ffi 助纭假宦濟动［fuifi过堆帆咖播229所示。各个褂动関亂的圆心自跳堆边绿S点开始「取 Sl)l = (O 25+V-4ml x虬其中m为辿境率* H 为边墟面度*自例髭.毎隔0」厅定一点’分別为02卫”久⑷勢此时其4』值岖表2-2-3.

　I J 25

　IJ3

　I J 75

　<h叫fl

　叫

　2 M

　9,n

　\.V7

　fr.OT

　].57

　￡3?

　1,4

　1 N

　6.?

　2.}6

　b.JS

　1 .B2

　?.W

　1薛

　nta

　t>.6&

　J D4

　h.I5

　7 M

　6 i

　2 15

　7.|j

　ti.3?

　i .71

　IOL IO

　J X7

　6S&

　i.n

　1IH

　9 f

　1，歸

　IDM

　3.M

　ft. 5

　6.7

　2.S

　T.ifc

　￡.21

　IQ.1D

　需动丽過过城?科丧跑旅的在地形复杂地区修筑路基，重要是正确合理地确定路堑横断面的边坡形状和坡度。路堑

　边坡，主要与当地的工程地质、水文地质、地面排水条件及边坡高度、施工方法等因素有关，应综合分析论证确定。当路线穿越砾石类、岩石类地区时，路堑边坡破率主要运用工程地质法确定。

　+总线也当j:悍骗烦棊件和水立地质抽牛较奸.土底也匀* H边城陆战不大时吋采用m即一fefilffi的白线ftL

　2忻綾形当边城较高或由茅层土绢

　眦.而上部土层较下耶土层的鬼实程廈丈时‘来用上蛀下理形°着卜藩总程菁层?R 其総宦性较下都壘町，宜采御上扱卜能膽的折线枚

　折线形边坡在蜜坡臨妙瘵易鵲现裝血荊站山再电啊彩氏

　的冲駅破坏戲降水蚩大的範氐应采用适皿啟总汕比和创挪"｝上纽皿磺伍"时翌覧紡护措施’或占?改用直线砂就台阶舉边WL

　3 ?台阶形当边坡由多层土组成且高度较大（超过15?20m）时，可供边坡中部或土层变

　化分界处，设置宽度不小于1.0m的平台，使边坡成为台阶形，设置平台可以增加边坡的稳定性, 减少坡面冲刷。

　表2-2-4为砾石类土路堑边坡资料。可供设计时参考选用。

　碌石秦土跻塹边罐畫韻玉4<

　七体站音曙宾JI

　1。□由

　10-%

　31-30

　1 ：0J

　l：U+5

　| PO 75

　i=otS- 1-1

　h —r —j

　L0.75-- HI

　1 」

　hl.25- 1 1.5

　1 11.5

　心 j

　5- Ul/M

　HI 5

　hl 3* hl IS

　岩石路堑边坡坡度，应根据岩性、地质构造、岩石的风化破碎程度、边坡高度、地下水及地面水等因素综合分析确定。在一般情况下，边坡坡度可参照表 2-2-5确定。岩石路堑边坡高度超过

　30m时，其边坡坡度应根据现场情况，调查附近工程的人工边坡及天然山坡情况参照表 2-2-5对

　比确定。

　a 1-23

　33 ff A Cni

　曲

　20-M

　*片廨一心姿一丸用料

　中尊

　ro. l-in 1

　2d 1- ID 3

　1:0. J - 1 4.”

　|；o i -i；a.￡

　1 v,4

　H、I ■] ..0

　2和那屁直诸

　中呼

　I：U. 1-1:0.2

　10.1^10 3

　H0.2-l：0^4 ]-!03- i：?.n

　PV.I- 1

　14.1-

　?；0. J -r U0.3

　HQ.j- ]-| .0

　J需尽鮒晔岩龙底

　亠羊农窘，ZZ母和理石片老

　甘1

　J 0.1 1 ：D.2

　1 0.1 ? | <1 9

　1 | >9. 4

　l：tJ ■ HG.75

　J G. t 1-0.3

　I ：a.i亠[书』 ro..f ■ hu.S J：0l5? IU.0

　对一些特殊土质（如黄土）、特殊工程地质条件

　（如硬岩层中央有薄的软弱者层或含水的粘

　性土层）和其他持殊条件（如大爆破施工、较高地震烈度区），路堑边坡应根据具体情况另行设计。

相关热词搜索： 系统稳定性分析方法 稳定性 方法分析

边坡稳定性分析方法

最新文章

热门文章