鐵道工程電子教材-9路基的穩(wěn)定性分析-免費閱讀
【正文】 在計算出慣性力后，就可按一般的邊坡穩(wěn)定分析方法進行地震情況下的邊坡穩(wěn)定分析為擬靜力法。由于土體內(nèi)應力的變化，常出現(xiàn)不均勻沉落和開裂，多見于路肩、邊坡、軌枕頭及道碴坡腳處產(chǎn)生縱向裂縫；對于砂土、礫石等超填筑的路堤，易產(chǎn)生縱向滑移和邊坡溜坍；橋頭路堤由于風度差異產(chǎn)生沉降外，還出現(xiàn)橫向開裂和滑移等變形。計算條塊的重量時，水位以下均用浮容重，則。也就是說只要將這一面積內(nèi)的土改成浮容重就相當于考慮了下游水位的影響。為了防止管涌和流土現(xiàn)象，在路堤坡腳處可設置較厚的反濾層及基底的護底鋪蓋。 二、特殊情況下的邊坡穩(wěn)定性 （一） 浸水路堤的穩(wěn)定性 浸水路堤系指線路沿河或橋頭旨線修建在河灘上的路堤；跨越水庫支溝或庫灣地段的路堤。下面將分析幾種簡單的情況。同時考慮因水進入邊坡土體強度降低的不立因素。二、路塹邊坡 (一)土質(zhì)路塹邊坡 1 砂性土路塹邊坡 對于以砂性土為主的土質(zhì)路塹，穩(wěn)定分析與路堤所用的方法相同，即直線破裂面法。地表水、地下水對邊坡穩(wěn)定的影響很大。特殊土路塹。具體可見表 94.表 9 － 4 路基沖刷防護類型與適用條件 一、概述 在地面上以開挖方式建成的路基稱路塹，路塹是線路通過山區(qū)與丘陵地區(qū)的種常見路基形式。當坡面受地表水流沖蝕產(chǎn)生沖溝，表層溜坍或剝落時，均可采用砌石護坡?！ ≈参锓雷o。 路基地下排水設備主要類型有深排水溝、排水槽、滲溝、滲水隧洞、滲井、滲管和平孔排水等。有關內(nèi)容已在第八章“路基構(gòu)造”中做了介紹。填石路堤的邊坡率可按表 8 － 2 選用。 （二） 填石路堤 在巖石地段的半填路基或跨越深溝的路堤，可利用挖方路基的石料進行填筑。因此通過這個最低點，引 DE 的垂線 FG ，在 FG 線上，在 DE 延條線的的最小值前后再定幾個圓心O 1 、O 2……，用類假步驟確定圓心在 FG 線上的最小安全系數(shù)的圓心，這個圓心才被認為是通過坡腳的最危險滑弧圓心。在 φ ＝ 0 法的邊坡穩(wěn)定分析中，最危險滑弧圓心位置可以由圖 9 － 14 中 β 1 和 β2 夾角的交點確定。當?shù)鼗闆r良好，邊坡高度不大于 20m 時，其邊坡坡度按《鐵路路基設計規(guī)范》確定，也可參見表 7 － 2 。 (3)堤身基床以下邊坡以內(nèi)的部分土體，主要受列車即軌道靜荷載及路堤本身的自重作用，在路堤施工中應壓實到要求的密實度，以確保其穩(wěn)固和減少線路運營后的沉降量。路堤下部也應有足夠的強度并選用合適的邊坡坡形與坡度，以保持堤身的穩(wěn)固，防止堤身坍滑和在鋪軌時出現(xiàn)過大的沉降。代入（ 9 － 14 ）式中，求得邊坡的安全系數(shù) F s ′。畢肖普將邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)定義為滑動面上土的抗剪強度 τ f 與實際產(chǎn)生的剪應力 τ 之比，即 （97） 這一安全系數(shù)定義的核心在于一是能夠充分考慮有效應力下的抗剪總是；二是充分考慮了土坡穩(wěn)定分析中土的抗剪強度部分發(fā)揮的實際情況。 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。 (2)滑面上的抗滑力 S，方向與滑動方向相反。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。 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 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 92表示一無限邊坡示意圖，滑動面位置在坡面下H深度處。 沿邊坡長度方向截取一個單位長度作為平面問題分析。根據(jù)邊坡不同破裂面形狀而有不同的分析模式。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。實踐表明，過去那種“重結(jié)構(gòu)、輕路基”的做法已給運營帶來了嚴重后患。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。 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 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)。因此，在工程設計中常假定滑動面為圓弧面。 AC于任意第 i 條上的作用力如下。根據(jù)庫侖公式應有 S=N i tanφ+cl i 。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(jié)果的影響不顯著。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。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。 地基的承載力是保證路堤穩(wěn)定的基礎。其填料應盡可能選用在壓實后有足夠強度的土石料。 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。 β 1 、 β 2 的值與坡角 α 大小的關系，可由表 9 － 3 確定。 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。見圖 9 － 15 。其穩(wěn)定性用直線破裂面方法分析。 地面排水設計原則一是水溝斷面要有足夠的過水能力；二是排水縱坡不宜
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