根据对边坡发生滑坍现象的观察,边坡破坏时形成一滑动面。滑动面的形状与土质有关。在进行边坡稳定性分析时,大多采用近似的方法,并假设:
(1)不考虑滑动土体本身内应力的分布;
(2)认为平衡状态只在滑动面上达到,滑动土体成整体下滑;
(3)极限滑动面位置要通过试算来确定。
路基边坡稳定性分析方法可分为两类,即力学分析法和工程地质法。力学分析常用的边坡稳定性分析方法,根据滑动面形状分直线破裂面法和圆弧破裂面法,简称直线法和圆弧法。
本设计采用圆弧法进行计算。
6.2.2 圆弧法
(2) 圆弧法的基本步骤
取本设计中桩号K0+280的断面进行分析,其基本的数据为:边坡高为6.42米,路基宽度为12.5米,路堤边坡坡度为1:1.5,其横断面如下图所示。
天然土为粘土,土的粘聚力 ,内摩擦角为22°( ),容重 ,设计荷载为公路—Ⅱ级,验算荷载为汽-100。试分析其边坡稳定性。
解:
当量土柱高度 计算式为: (6.1)
式中:
N——横向分布的车辆数,因为可布2辆车,所以N=2;
Q——每辆车的重力,此取550N;
——路基填料的重度,因为路堤边坡是压实后土重度,所以此取 KN/m ;
L——汽车前后轴轮胎的总距,L=12.8m;
B——横向分布车辆轮胎最外缘之间总距: =5.5m
式中:
b——每辆车辆的轮胎外缘之间的距离,取b=1.8m;
d——相邻两辆车轮胎之间的净距,取d=0.6m。 =0.781m
H=14.14+0.781 =14.921m
按4.5H法确定滑动圆心辅助线。
绘出四条不同位置的滑动曲线:一条通过路基中线,一条通过路基的右边缘,一条通过距右边缘1/4路基宽度处。圆心辅助线上的圆心分别为点A、B、C。
确定滑动圆弧中心可通过试算确定。
将圆弧范围土体分成8~10段。
在图上量出滑动曲线每一分段中点与通过圆心竖线的距离,可得出偏角 , 。
在图上量出各分段图形面积 ,其中包括荷载换算成土柱部分的面积在内。
以路堤纵向长度的1m计算出各个分段的重力 。
将每一分段的重力 化为二个分力:在滑动曲线的法线方向分力为: ;在滑动曲线的切线方向分力为: ,并分别求和。
量出滑动曲线圆弧长L。
分别计算每种情况的稳定系数K。
(6.4)
本设计计算中,通过路基中线的滑动面的 =1.529,另两个滑动面所得的K分别为: =1.796; =2.395。
由于第一条通过路基中线的滑动面的稳定系数最小,又是最靠左边,因此,在左边缘与路基中线之间的中点再绘一条滑动曲线,圆心辅助线上的圆心为D点,并计算其稳定系数得: =1.374。
由此可见,第四条曲线为极限的滑动面,其稳定系数满足1.25~1.5的范围要求,所以本设计所采用的边坡坡度足以满足边坡稳定性要求。
图示如下所示:
图6.1 路基中线
图6.2 路基右边缘
图6.3 路基右边缘1/4
图6.4 路基左边缘1/4
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