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第四章路基(lùjī)稳定性分析计算
4、行车荷载(hèzài)是边坡稳定性分析的主要作用力之一,计算时将车载换算成相当于路基岩土层厚度,计算公式见(4-1);行车荷载(hèzài)对较高路基边坡的稳定性影响较小,换算高度可近似分布于路基全宽上,采取近似方法时,也可以不计算行车荷载(hèzài)。
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第四章路基稳定性分析(fēnxī)计算
第二节直线滑动面的边坡稳定(wěndìng)性分析
砂类土路基边坡渗水性强,粘性差,边坡稳定(wěndìng)性主要靠其内摩擦力支承,失稳土体的滑动面近似直线形态。
一、试算法
按静力平衡公式有:
滑动面位置不同,K值亦随之改变,边坡稳定(wěndìng)与否的判断依据,应是稳定(wěndìng)系数的最小值,相应的最危险滑动面的倾角,上式表明,K值是的函数,可选择4到5个滑动面,计算并绘制两者的关系曲线,即可确定最小的K
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第四章路基稳定性分析(fēnxī)计算
与的关系曲线,当其符合规定,路基稳定,否则要另行计算。
二、解析法
对于上面的计算公式,求导数代替(dàitì)试算法,可以大大简化计算。
计算公式(4-7)即可用来求路基边坡角的稳定系数最小值,亦可在其他条件固定时,反求稳定的坡角或计算路基的限制高度。
见教材例4-1、4-2、4-3。
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第三节曲线滑动面的边坡稳定性分析
一般来说土均具有一定的粘结力,滑动面也多数是曲面,通常假定为圆弧滑动面。边坡稳定性的计算方法较多,比如有条分法(瑞典法)、条分法的图解和表解法、解析法(如应力圆法)等。
一、圆弧滑动面的条分法
1、原理
该方法的基本原理是静力平衡。假定土质(tǔzhì)均匀,不计滑动面以外的土体位移产生的作用力,计算时取单位长度,将滑动土体划分为若干土条,分别计算各土条对于滑动圆心的滑动力矩和抗滑力矩,取两者力矩之比值为稳定系数。
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2、图式
首先要确定圆心和半径。一般情况下,圆心的位置是在圆心辅助线EF的延长线上移动,E、:
(1)由A点作垂直线,取深度为H确定G点,由G点作水平线,。
(2)F点的位置由角度B1(以平均边坡线为准)和B2(以B‘的水平线为准),角度B1和B2取决于路基的边坡率,见表(4-1)。
(3)取4至5个点为圆心,分别求出K值,并绘制(huìzhì)K值曲线,则可以解得K的最小值及相应的圆心点位置。
3、计算式
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计算公式见(4-8);
二、条分法的表解和图解
此方法不计行车荷载,圆心位置用36度法确定,稳定系数增大。
1、表解法
将土条的高度、宽度及弧长统一换算成边坡高度的函数,见公式(4-9),式中A和B的值可由表4-2查得。
见例4-4
2、图解法
取K=,式(4-9)改为(4-10),然后绘制图4-11,可以确定任意(rènyì)高度H时的边坡角,或指定边坡角确定H值,见例4-5。
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三、圆弧滑动面的解析法
1、坡脚圆法
高塑性土的内摩擦角很小,路基边坡稳定性验算时,取为0,若坡顶为水平面,圆弧滑动面通过坡脚,称之为坡脚圆,边坡稳定系数计算公式见(4-13)(4-14),利用此两式,假定不同的坡脚参数,分别计算和绘制成关系曲线图,可简化计算。
见例4-6~例4-8
2、中点圆法
软基上的高塑性土路堤,坡顶为水平,而原地面成水平或向下倾斜。此时,最危险滑动面将移至坡脚以外,连同(liántóng)部分地基软弱土形成整体滑动,此类圆弧称为中点圆。
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计算公式见(4-16)(4-17)。为了便于计算,工程上引入了两个因数(yīnshù),确定最然险滑动面的位置,计算公式见(4-19)(4-20)。经过试算,可绘制成图4-17,进行图解。
见例4-19
中点圆和坡脚圆同属于内摩擦角为0的圆弧滑动面计算方法。实际应用中,首先必须判别图式类型。
对高塑性填土,当坡脚>53度时为坡脚圆,坡脚<53度时为中点圆,坡脚>60度时为坡面圆。
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第四节软土地基的路基稳定性分析
软土是由天然含水率、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土。其抗剪强度低,填土后受压,可能产生侧向滑动(huádòng)或较大的沉降,从而导致路基的破坏。较薄时,原则上清除掉,软厚时,采取加固措施。
一、临界高度的计算
软土地基的临界高度是指天然地基状态下,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
临界高度计算公式见(4-21);例4-10
2、均质厚层软土地基
临界高度计算公式见(4-22)。
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