路基路面工程路基稳定性分析PPT课件

第1页/共65页 第2页/共65页第3页/共65页第4页/共65页 第5页/共65页 第6页/共65页第7页/共65页第8页/共65页TWN NTWa)直线破坏面 T1N1WT2N2b)折线破坏面 TNWC)曲线破坏面 第9页/共65页第10页/共65页第11页/共65页1.对于路堑天然边坡或地基部分，取原状土，测其容重，内摩擦角，粘聚力c，根据实际情况采用原位剪切试验、直剪试验或三轴试验。2.对路堤边坡：取与现场压实度一致的压实土试验数据（1）施工期稳定分析：采用cu、u（直剪快剪或三轴不排水剪）（2）运营期稳定分析（长期稳定性分析）： 采用ccu、cu（直剪固结快剪或三轴固结不排水剪）; 第12页/共65页第13页/共65页第14页/共65页costansinFQcLKTQ第15页/共65页 第16页/共65页第17页/共65页costansin()cotcot()FQcLKTQfaa hABCa参数，2 /achf土体内摩擦系数，tanf其他符号意义同前第18页/共65页第19页/共65页计算精度与分段数有关越大越精确，一般为810段。结合横断面特性，划分在边坡或地面坡度变化处以简化计算。第20页/共65页(tan)()sin()siniiiirssiiiiiiiRc LnMFMRWQKWQ； 第21页/共65页4）以圆心o为转动圆心，半径R为力臂。计算滑动面上各点对o点的滑动力矩和抗滑力矩。2）计算每个土条重Gi（土重、荷载重）垂直滑动面法向分力1）通过坡脚任意选定可能滑动面AB，半径为R，纵向单位长度，滑动土体分条（58）3）计算每一段滑动面抵抗力Nitg（内摩擦力）和粘聚力cLi（Li为1小段弧长）5）求稳定系数（简化Bishop法）第22页/共65页第23页/共65页第24页/共65页第25页/共65页第26页/共65页第27页/共65页第28页/共65页第29页/共65页第30页/共65页第31页/共65页第32页/共65页第33页/共65页第34页/共65页第35页/共65页第36页/共65页 对软土的定义特征与成因类型，不同的专业技术部门的解释大同小异。 如铁路工程设计技术手册桥梁地基和基础中，对软土解释为：“软土是指在静水或缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成的饱和软弱粘性土。” 对软土的主要特征描述为：“天然含水量高（接近或大于液限），孔隙比大（一般大于1.01.0），压缩性高a1a12 2 5 5（kPakPa）-1-1，或a1a13 31010（kPakPa）-1-1，强度低（快剪的内摩擦角，5 5凝聚力 c c20kPa20kPa），渗透系数小（K K10 10 7 Cm7 CmS S10-8Cm10-8CmS S）。”对软土的成因类型描述为：“在沿海地区为滨海相、三角洲相；在内陆平原或山区为湖塘相等”。 第37页/共65页 人民交通出版社版铁路工程地质手册中，对软土的特征解释为：“软土含有大量亲水的胶体颗粒，具有海绵状结构，因此其孔隙比大、含水量高、透水性小、抗剪强度低、压缩性大。” 第38页/共65页 中国建筑工业出版社版工程地质手册对软土的解释为：“软土是指天然含水量大、压缩性高、承载能力低的一种软塑到流塑状态的粘性土，如淤泥、淤泥质土以及其它高压缩性饱和粘性土、粉土等。”对淤泥和淤泥质土及其特征解释为：“淤泥和淤泥质土是指在静水或缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成的粘性土。这种粘性土含有机质，天然含水量大于液限（ L ）。当天然孔隙比e大于1.5时，称为淤泥；天然孔隙比e小于1.5而大于1.0时，称为淤泥质土。当上的烧灼量大于5时，称有机质上；大于60时，称泥炭。”对软土按沉积环境分为下列类型：（1）滨海沉积滨海相、泻湖相、溺谷相及三角洲相；（2）湖泊沉积湖相、三角洲相；（3）河滩沉积河漫滩相、牛轭湖相；（4）沼泽沉积沼泽相。 第39页/共65页 港口工程技术规范（JTJ 219-87）中定义，塑性指数大于 3的土称为粘土，其中：第四纪晚更新世Q3及其以前形成的粘性上称为老粘土；第四纪全新世Q4形成的粘土称为一般粘土；近代水下沉积形成的天然含水量大于液限、天然孔隙比大于1.0而小于1.5的亚粘土、粘土分别称为淤泥质亚粘土、淤泥质粘土；近代水下沉积形成的天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.5的亚粘土、粘土都称为淤泥。以往港工、建工部门则把上述淤泥、淤泥质土以及天然强度低、压缩性高、透水性小的一般粘性土统称为软土或软粘土 第40页/共65页 岩土工程勘察规范中规定：天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的细粒土应判定为软土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭土等，其压缩系数大于0.5Mpa-1，不排水抗剪强度小于 30kPa。 第41页/共65页 可见国内铁路、港口、建筑部门对软土的定义都不尽相同，其实国内外对软土均无统一定义。有的把软土视为软粘土的简称，有的把软土视为整个软弱土质（高压缩性的有机上、可液化的砂土、软粘土等）的简称，有的则把软土视为软弱土基的简称。无论软土还是软土地基，它的软硬都是相对的，软硬不但对土质而且对工程而言也是相对的。软硬应与土质、工程性质两者相关。设计者不要拘泥于它们的定义，只要路堤或其它荷载在土基上有可能出现有害、过大的变形与强度不足的问题，都应认真进行沉降、稳定验算。凡不满足设计控制指标时，均应进行处治设计，决不能只凭土名来确定是否需要处治。 第42页/共65页第43页/共65页第44页/共65页第45页/共65页第46页/共65页第47页/共65页 沿河路基是指公路走向与河流基本平行，且受设计水位浸淹的路基; 河滩路堤是指公路走向与河流基本垂直，且横跨河滩的路堤。 池塘路堤一般只是受静水浸泡，水位涨落缓慢，除填料抗剪强度因浸水有所降低外，受其他因素如流速、动水压力等的影响甚微。 沿河及河滩路基则不同，除受水浸淹使土体抗剪强度降低外，还受水流的冲刷和水位涨落时路基内形成的渗透动水压力以及管涌等因素的影响.第48页/共65页一、河滩及沿河路基的特点及设计要求 (一)特点 1. 填方边坡和坡脚容易受到水流的冲刷和淘刷. 2. 有时远会遇到软弱的地基，处理不当，则会造成路基沉陷. 3. 路堤填料受水浸后强度下降。 4. 水位骤然降落，使路堤受到附加的渗透动水压力,以致降低了路堤边坡的稳定性。第49页/共65页 (二)设计要求 1. 按就地取材的原则，尽可能选用水稳性能较好的填料。 2. 根据填料性质、水位变化情况和其它不利条件，合理设计路基断面，保证填方边坡的稳定。 3. 针对水流的冲刷情况，选用适当的防护措施，以防边坡冲毁。 4. 遇有基底土质不良时，应考虑采取加固措施，或改用其它方案通过(如延长桥梁或修建校桥等)。 5. 当路堤上下游两侧水位相差悬殊时，应按土坝要求进行设计。第50页/共65页 (二)填料选择 河滩路堤的填料，应按就地取材的原则和路堤浸水的条件选择。 路堤的浸水部分或受水位涨落影响的部分，宜尽可能选用渗水性较好的材料，如具有天然级配的砂砾，卵石、粗、中砂，石质坚硬不易风化的片、碎石等。这类材料，浸水后强度变化不大，当堤外水位变化时，堤身内的水可以自由渗出， 不致产生渗透压力而影响边坡稳定。 若就近无渗水性材料时，也可用粘性土填筑，但最好用粘土。粘土的透水性小，堤外水位变化对路堤内部的影响较小. 采用来粘性土作填料时， 应严格控制填土在最佳含水量时的压实，压实度要求达到0. 90-0.95第51页/共65页路堤边坡 河滩路堤不受水流影响的填土部分， 其边坡的坡度与一般路堤的边坡相同。 河滩路基浸水部分的边坡，除了考虑土体自重和行车荷载的作用外，还要考虑水的浮力和渗透动水压力的不利影响。应通过稳定性验算确定其坡度，一般可较普通边坡放缓一级。第52页/共65页管涌现象的防治 (一)管涌现象 河滩路堤两侧水位差过大，会使路堤土体内及基底土内产生渗透现象，当渗透水流足以使土粒移动时，就有一部分土粒被水流带走，这种冲移现象逐渐扩大，就产生管涌现象。管涌发展的结果将导致路堤明塌破坏。 管涌现象与渗透水流的比降、士的颗粒组成及其不均匀系数有关。图2-1-4 的曲线可用以判断土在某一水力坡降下是否会发生管涌。从图中可以看出土的不均匀系数字越大，管涌现象就愈容易发生；图中曲线的下方是不会发生管涌的安全区域，曲线的上方是发生管涌的破坏区域。第53页/共65页第54页/共65页(二)管涌防治措施 1. 放缓下游一侧边坡，以延长渗水流的通路，减小水流坡降，因而可以保持边坡土粒的稳定;或在下游边坡的水下部分设滤水趾，并设反滤层，可以防止路堤中的细小颗粒被渗透水流带走，如图所示。第55页/共65页第56页/共65页 2. 若路堤土体渗透性小，而基底土层的渗透性大，则渗透水流就会通过基底土层渗出，也可能产生管涌现象。在路堤下游坡脚以外的基底土层上，铺设滤水护坦或在上游铺设粘土隔渗层及在坡脚或基底下设置隔渗墙、止水水幕等，都可以延长渗透水流的通路，降低渗透水头的压力。第57页/共65页 第58页/共65页第59页/共65页第60页/共65页第61页/共65页第62页/共65页第63页/共65页第64页/共65页感谢您的观看！第65页/共65页