鐵道工程電子教材-9路基的穩(wěn)定性分析-免費(fèi)閱讀
【正文】 在計(jì)算出慣性力后，就可按一般的邊坡穩(wěn)定分析方法進(jìn)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(yīng)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(duì)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(fēng)度差異產(chǎn)生沉降外，還出現(xiàn)橫向開裂和滑移等變形。計(jì)算條塊的重量時(shí)，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(dāng)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(shè)置較厚的反濾層及基底的護(hù)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(kù)支溝或庫(kù)灣地段的路堤。下面將分析幾種簡(jiǎn)單的情況。同時(shí)考慮因水進(jìn)入邊坡土體強(qiáng)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(duì)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(duì)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(hù)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(dāng)坡面受地表水流沖蝕產(chǎn)生沖溝，表層溜坍或剝落時(shí)，均可采用砌石護(hù)坡?！ ≈参锓雷o(hù)。 路基地下排水設(shè)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(guān)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(jìn)行填筑。因此通過這個(gè)最低點(diǎn)，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(gè)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(gè)圓心才被認(rèn)為是通過坡腳的最危險(xiǎn)滑弧圓心。在 φ ＝ 0 法的邊坡穩(wěn)定分析中，最危險(xiǎn)滑弧圓心位置可以由圖 9 － 14 中 β 1 和 β2 夾角的交點(diǎn)確定。當(dāng)?shù)鼗闆r良好，邊坡高度不大于 20m 時(shí)，其邊坡坡度按《鐵路路基設(shè)計(jì)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(yīng)壓實(shí)到要求的密實(shí)度，以確保其穩(wěn)固和減少線路運(yùn)營(yíng)后的沉降量。路堤下部也應(yīng)有足夠的強(qiáng)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(shí)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(dòng)面上土的抗剪強(qiáng)度 τ f 與實(shí)際產(chǎn)生的剪應(yīng)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(yīng)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(qiáng)度部分發(fā)揮的實(shí)際情況。 Fellenius 假定不計(jì)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(dòng)方向相反。土條的寬度越小，計(jì)算精度越高，為了避免計(jì)算過于繁瑣，并能滿足設(shè)計(jì)要求，一般取寬為 2 ～ 6m 并應(yīng)選擇滑體外形變休和土層分界點(diǎn)作為分條的界限。 d；抵抗邊坡滑動(dòng)的抗滑力矩，它應(yīng)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(dǎo)出均質(zhì)粘這坡的滑動(dòng)面為對(duì)數(shù)螺線曲面，形狀近似于圓柱面。 圖 92表示一無(wú)限邊坡示意圖，滑動(dòng)面位置在坡面下H深度處。 沿邊坡長(zhǎng)度方向截取一個(gè)單位長(zhǎng)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(jì)的發(fā)展，大軸重、高密度、高速度的設(shè)計(jì)要求和運(yùn)營(yíng)技術(shù)已經(jīng)提出并開始發(fā)展，這就對(duì)路基的穩(wěn)定提出了更高的要求。實(shí)踐表明，過去那種“重結(jié)構(gòu)、輕路基”的做法已給運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了嚴(yán)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(xì)粒土或粘性土的破裂面多為圓弧形；滑坡的滑動(dòng)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(qiáng)度產(chǎn)生的抗滑力Tˊ分別為：T=W 取一單位長(zhǎng)度的滑動(dòng)土條進(jìn)行分析，作用在滑動(dòng)面上的剪應(yīng)力為,在極限平衡狀態(tài)時(shí)，破壞面上的剪應(yīng)力等于土的抗剪強(qiáng)度，即得 式中 Ns =c/ γ H稱為穩(wěn)定系數(shù)。因此，在工程設(shè)計(jì)中常假定滑動(dòng)面為圓弧面。 AC于任意第 i 條上的作用力如下。根據(jù)庫(kù)侖公式應(yīng)有 S=N i tanφ+cl i 。實(shí)際上，每一土條兩側(cè)的條間力是不平衡的，但經(jīng)驗(yàn)表明，土條寬度不大時(shí)，在土坡穩(wěn)定分析中，忽略條間力的作用對(duì)計(jì)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(dòng)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(jì)算出安全系數(shù) Fs 值，如是反復(fù)迭代計(jì)算，直至前后兩次計(jì)算出安全系數(shù) F s ′值，如是反復(fù)迭代計(jì)算，直至前后兩次計(jì)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(chǔ)。其填料應(yīng)盡可能選用在壓實(shí)后有足夠強(qiáng)度的土石料。 3 路堤的壓實(shí)和穩(wěn)定 路的壓實(shí)和穩(wěn)定前述已經(jīng)闡明，這里不再重復(fù)。 β 1 、 β 2 的值與坡角 α 大小的關(guān)系，可由表 9 － 3 確定。 對(duì)于鐵路路基設(shè)計(jì)，計(jì)算經(jīng)驗(yàn)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(shè)計(jì)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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