路基边坡稳定性设计
3.1.2 边坡稳定性设计方法
路基边坡稳定性分析与验算的方法很多,归纳起来有力学演算法和工程地质法两大类。 力学验算法又叫极限平衡法,假定边坡眼某一形状滑动面破坏,按力学平衡原理进行计算。因此,根据滑动面形状的不同,又分为直线法,圆弧法和折线法三种。力学验算的基本假定是:
1.破裂面以上的不稳定土土体沿破裂面作整体滑动,不考虑其内部的应力分布不均和局部移动
2.土的极限平衡状态只在破裂面上达到
h 0——荷载当量高度,m ;
N——横向分布的车辆数;
Q——每一辆车的重量,ΚN ;
L——车辆前后轮胎(或拖拉机履带)着地长 度,m ;
γ——土的容量,ΚN/m 3;
B ——横向分布车辆轮胎(或履带)外缘之间 距离,m ;B =Nb +(N −1) d
b ——每一辆车的轮胎(或履带)外缘之间的距离,m ;
d ——相邻两车轮胎(或履带)之间的净距,m 。
折线法陡坡路堤稳定性分析示例 请用剩余下滑力方法分析下图所示的折线坡上路堤的抗滑稳定性。已知:
1) 路堤的几何参数如图所示,其中:sin α1=0. 707
sin α2=0. 242cos α1=0. 707cos α2=0. 970
�tan α1=1. 0tan α2=0. 253γ=18kN /m c =10kPa 2) 土的参数为: , , ;ϕ=15
q =10kN /m 3) 作用在路堤上的超载 ;
k =1. 25 4) 抗滑安全系数 。
2) F1当作外力,求土块②的剩余下滑力;
②的面积:S2=4×8=32 m2
②的重量:G2=32×18=576 kN/m
②的抗滑力:R2=1/K[(G2+q⋅b 2+F1×0.707)×tgϕ+c⋅L 2] =1/1.25[781.61×0.268+10×4.0] =199.58 kN/m
②的下滑力:T2=F1×0.707=234.25×0.707
=165.61kN/m
②的剩余下滑力为:F2=T2-R2=-33.97 kN/m
也即①和②可以自平衡,所以令F2为0,不带入下块计算。
3) 求土块③的剩余下滑力;
③的面积:S3=1/2×8×8=32 m2
③的重量:G3=32×18=576 kN/m
③的抗滑力:R3=1/K[G3×cosα2×tgϕ+c⋅L 3]
=1/1.25[576×0.97×0.268+10×8.0/0.97]
=185.8 kN/m
③的下滑力:T3= G3×sinα2=576×0.242
=139.4 kN/m
③的剩余下滑力为:F3=T3-R3=-46.4 kN/m
4) 因为③的剩余下滑力小于0,折线路堤满足抗滑要求。
(2)稳定性与路堤填料透水性有关
以粘性土填筑的路堤达到最佳密实度后,透水性很弱;以砂砾石填筑的路堤,由于空隙大,透水性强。因此水位涨落对这两种土的边坡稳定性影响一般不大。
3.5.2 浸水路堤的高度与断面形式
一般浸水路堤的最低设计标高,可取设计洪水位加安全高度0.5m 。
大河两岸或水库路堤,因水面较宽,可能有壅水现象或波浪侵袭,路堤的最低设计标高应为: H=设计洪水位+可能的壅水高+波浪侵袭高+安全高度(0.5m )。