鐵道工程電子教材-9路基的穩(wěn)定性分析-全文預覽
【正文】 軟弱的邊坡，最危險滑面不一定從坡腳滑出，這時上述方法就不一定顯得適用了。 對于鐵路路基設計，計算經(jīng)驗表明，在地質(zhì)良好的地區(qū)，一般路基破壞下緣通過路基坡角，圓弧上緣多發(fā)生在邊坡另側(cè)的軌枕端部或路基中心附近。然后用適當比例尺標在相應圓心點上并連成安全系數(shù) F s 隨圓心位置的變化曲線。 β 1 、 β 2 的值與坡角 α 大小的關系，可由表 9 － 3 確定。需要通過多次試算才能完成。 3 路堤的壓實和穩(wěn)定 路的壓實和穩(wěn)定前述已經(jīng)闡明，這里不再重復。從工程就用角度，按填料的性質(zhì)及適用性，可將各種土石分成五組，見表 9 － 2 。其填料應盡可能選用在壓實后有足夠強度的土石料。 下面兩節(jié)將重點介紹路堤設計的兩種基本形式.（一） 填土路堤 1 路堤的填料 路堤填料按其在路堤不同部位的特點，可以有以下不同要求： (1)基面以下基床部分的填料，因受列車動荷載作用以及大氣降水、氣溫變化的影響，為了確保其良好的工作狀態(tài)和幾何形狀，應先用在壓實后動強度高、親水性差的優(yōu)良填料。 地基的承載力是保證路堤穩(wěn)定的基礎。畢肖普法由于考慮了條塊間水平力的作用，得到的安全系數(shù)較瑞典條分法略高一些。若 F s ′與 F s 之差大于規(guī)定的誤差，用 Fs ′查 mθi ，再次計算出安全系數(shù) Fs 值，如是反復迭代計算，直至前后兩次計算出安全系數(shù) F s ′值，如是反復迭代計算，直至前后兩次計算的安全系數(shù)非常接近，滿足規(guī)定精度的要求為止。畢肖普進一步假定 ΔH i =0 于是上式進一步簡化為 (914)如果考慮滑面上孔隙水壓力 u 的影響并采用有效應力強度指標，則上式可改寫為 (915) 從式中可以看出，參數(shù) m θi 包含有安全系數(shù) Fs ，因此不能接求出安全系數(shù)，而需采用試算法迭代求解 Fs 值。這一概念不公使其物理意義更加明確，而且使用范圍更廣泛，為以后非圓弧滑動分析及土條分界面上條間力的各種考慮方式提供了有得條件。隨著土力學學科的不斷發(fā)展，不少學者致力于條分法的改進。實際上，每一土條兩側(cè)的條間力是不平衡的，但經(jīng)驗表明，土條寬度不大時，在土坡穩(wěn)定分析中，忽略條間力的作用對計算結果的影響不顯著。如果考慮這些條間力，則由靜力平衡方程可知這是一個超靜定問題。根據(jù)庫侖公式應有 S=N i tanφ+cl i 。但如果第 i 條們于滑弧圓心鉛垂線的載側(cè)（坡腳一邊），則 起抗滑作用。于任意第 i 條上的作用力如下。為了將圓弧滑動法應用于 φ ＞ 0 的粘性土，在圓弧法分析粘性土坡穩(wěn)定性的基礎上，瑞典學者 Fellenius 提出了圓弧條分析法，也稱瑞典條分法。 AC AC為可能的滑動面， O 為圓心， R為半徑。因此，在工程設計中常假定滑動面為圓弧面。二 圓弧條法 根據(jù)大量的觀測表明，粘性土自然山坡、人工填筑或開挖的邊坡在破壞時，破裂面的形狀多呈近似的圓弧狀。取一單位長度的滑動土條進行分析，作用在滑動面上的剪應力為,在極限平衡狀態(tài)時，破壞面上的剪應力等于土的抗剪強度，即得 式中 Ns =c/ γ H稱為穩(wěn)定系數(shù)。 此外，山區(qū)順層滑坡或坡積層沿著基巖面滑動現(xiàn)象一般也屬于平面滑動類型。 圖91 砂性邊坡受力示意圖 已知滑體 ABC 重 W ，滑面的傾角為 α ，顯然，滑面 AC 上由滑體的重量 W= γ（Δ ABC）產(chǎn)生的下滑力T和由土的抗剪強度產(chǎn)生的抗滑力Tˊ分別為：T=W 能形成直線破裂面的土類包括：均質(zhì)砂性土坡；透水的砂、礫、碎石土；主要由內(nèi)摩擦角控制強度的填土。邊坡失穩(wěn)的破裂面形狀按土質(zhì)和成因不同而不同，粗粒土或砂性土的破裂面多呈直線形；細粒土或粘性土的破裂面多為圓弧形；滑坡的滑動面為不規(guī)則的折線或圓弧狀。邊坡失穩(wěn)的破裂面形狀按土質(zhì)和成因不同而不同，粗粒土或砂性土的破裂面多呈直線形；細粒土或粘性土的破裂面多為圓弧形；滑坡的滑動面為不規(guī)則的折線或圓弧狀。實踐表明，過去那種“重結構、輕路基”的做法已給運營帶來了嚴重后患。 概述 路基是軌道的基礎，也稱線路下部結構。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大軸重、高密度、高速度的設計要求和運營技術已經(jīng)提出并開始發(fā)展，這就對路基的穩(wěn)定提出了更高的要求。根據(jù)邊坡不同破裂面形狀而有不同的分析模式。根據(jù)邊坡不同破裂面形狀而有不同的分析模式。為了簡化計算這類邊坡穩(wěn)定性分析采用直線破裂面法。 沿邊坡長度方向截取一個單位長度作為平面問題分析。此時β角稱為休止角，也稱安息角。 圖 92表示一無限邊坡示意圖，滑動面位置在坡面下H深度處。 α =φ ，與前述分析相同。根據(jù)土體極限平衡理論，可以導出均質(zhì)粘這坡的滑動面為對數(shù)螺線曲面，形狀近似于圓柱面。 圖 9 － 3 表示一均質(zhì)的粘性土坡。 d；抵抗邊坡滑動的抗滑力矩，它應該包括由粘聚力產(chǎn)生的抗滑力矩 M r =c 圖93 邊坡整體滑動 2. 瑞典條分法 前述圓弧滑動法中沒有考慮滑面上摩擦力的作用，這是由于摩擦力在滑面的不同位置其方向和大小都在改變。土條的寬度越小，計算精度越高，為了避免計算過于繁瑣，并能滿足設計要求，一般取寬為 2 ～ 6m 并應選擇滑體外形變休和土層分界點作為分條的界限。將 沿其斷面積的形心作用至圓弧滑面上并分解成垂直滑面的法向分力 和切于滑面的切向分力 ，由圖 9 － 4 （ b ）可知： 顯然， 是推動土體下滑的力。 (2)滑面上的抗滑力 S，方向與滑動方向相反。作用在 i 條塊的力，除重力 外，條塊側(cè)面 ac 和 bd作用有法向力 P i 、 P i+1 ，切向力 H i 、 H i+1 。 Fellenius 假定不計條間力的影響，就是將土條兩側(cè)的條件力的合力近似地看成大小相等、方向相反、作用在同作用面上。 （三）畢肖普法 從前述瑞典條分法可以看出，該方法的假定不是非常精確的，它是將不平衡的問題按極限平衡的方法來考慮并且未能考慮有效應力下的強度問題。畢肖普將邊坡穩(wěn)定安全系
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