【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 算 在邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)，將車輛按最不利情況排列，將車輛的設(shè)計(jì)荷載換算成當(dāng)量土柱高(即以相等壓力的土層厚度來(lái)代替荷載)，以h0表示。 三、邊坡穩(wěn)定性分析方法 路基邊坡穩(wěn)定性分析方法——力學(xué)分析法和工程地質(zhì)法。 數(shù)解法：假定滑動(dòng)面，按力學(xué)平衡原理進(jìn)行穩(wěn)定性分析，找出極限滑動(dòng)面。 圖解或表解法：在計(jì)算機(jī)和圖解分析的基礎(chǔ)上，制定成圖或表，用查圖法或查表法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析。 ： 根據(jù)不同土類及其所處的狀態(tài)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和大量的資料調(diào)查，擬定邊坡穩(wěn)定值的參考數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)時(shí)，將影響邊坡穩(wěn)定的因素作比擬，采用類似條件下的穩(wěn)定邊坡值。 （一）力學(xué)分析法 適用于砂土和砂性土。 計(jì)算公式： 先假定路堤邊坡值，然后通過(guò)坡腳A點(diǎn)，假定3—4個(gè)可能的破裂面，求出相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)Ki值，得出Ki與ωi的關(guān)系曲線。在關(guān)系曲線上找到最小穩(wěn)定系數(shù)值Kmin，及對(duì)應(yīng)的極限破裂面傾斜角ω值。 砂性土：c=0Kamp。gt。 適用于邊坡有不同的土層、均質(zhì)土邊坡，部分被淹沒、均質(zhì)土壩，局部發(fā)生滲漏、邊坡為折線或臺(tái)階形的粘性土的路堤與路塹。 1)圓弧法的基本原理與步驟 圓弧法：將圓弧滑動(dòng)面上的土體劃分為若干豎向土條，依次計(jì)算每一土條沿滑動(dòng)面的下滑力和抗滑力，然后疊加計(jì)算出整個(gè)滑動(dòng)土體的穩(wěn)定性。 假定：土為均質(zhì)和各向同性；滑動(dòng)面通過(guò)坡腳；不考慮土體的內(nèi)應(yīng)力分布及各土條之間相互作用力的影響，土條不受側(cè)向力作用，或雖有側(cè)向力，但與滑動(dòng)圓弧的切線方向平行。 圓弧法的基本步驟如下： (1)通過(guò)坡腳任意選定可能發(fā)生的圓弧滑動(dòng)面AB，其半徑為R，沿路線縱向取單位長(zhǎng)度1m。將滑動(dòng)土體分成若干個(gè)一定寬度的垂直土條，其寬一般為24m，如圖所示。 (2)計(jì)算每個(gè)土條的土體重G(包括小段土重和其上部換算為土柱的荷載在內(nèi))。 G——法向分力Ni、切向分力Ti； α為該弧中心點(diǎn)的半徑線與通過(guò)圓心的豎線之間的夾角。 (3)計(jì)算每一小段滑動(dòng)面上的反力(抵抗力)。 (4)計(jì)算滑動(dòng)力矩和抗滑力矩。 (5)求穩(wěn)定系數(shù)值 2)假定幾個(gè)可能的滑動(dòng)面，按上述步驟計(jì)算對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)。 在圓心輔助線MI上繪出，穩(wěn)定系數(shù)對(duì)應(yīng)于圓心的關(guān)系曲線，在該曲線最低點(diǎn)作圓心輔助線MI的平行線，與曲線相切的切點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圓心為極限滑動(dòng)面圓心，對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)面為極限滑動(dòng)面，相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)為極限穩(wěn)定系數(shù)。 3)確定圓心輔助線 (1) (2)36176。線法 4)穩(wěn)定系數(shù)K取值：。 均質(zhì)、直線形邊坡路堤，滑動(dòng)面通過(guò)坡腳，坡頂為水平并伸至無(wú)限延遠(yuǎn)。 167。42 陡坡路堤穩(wěn)定性一、陡坡路堤 當(dāng)路堤修筑在陡坡上，且地面橫破大于1：，路基不僅要分析路堤邊坡穩(wěn)定性，還要分析路堤沿陡坡或不穩(wěn)定山坡下滑的穩(wěn)定性。 陡坡路堤邊坡穩(wěn)定性分析假定路堤整體沿滑動(dòng)面下滑，邊坡穩(wěn)定性分析方法可按滑動(dòng)面形狀的不同分為直線和折線兩種方法。 二、陡坡路堤邊坡穩(wěn)定性分析方法 基底為單一坡面，土體沿直線滑動(dòng)面整體下滑時(shí)，可用直線滑動(dòng)面法。 公式： Ｋ＝(Ｑ＋Ｐ)cosαtgφ+cL/ (Ｑ＋Ｐ)sinα 式中：Q ——對(duì)于以基底接觸面為滑動(dòng)面者，等于路堤自重；對(duì)于以基底以下軟弱面為滑動(dòng)面者，等于路堤連同其下不穩(wěn)定土體的自重力，kN； P——路堤頂面的換算土柱荷載，kN； α——滑動(dòng)面對(duì)水平面的傾斜角， φ——滑動(dòng)面上軟弱土體的內(nèi)摩擦角， c——滑動(dòng)面上軟弱土體的單位粘聚力，kN； L——滑動(dòng)面的全長(zhǎng)，m。 定義：滑動(dòng)面為多個(gè)坡度的折線傾斜面時(shí)，將滑動(dòng)面上土體折線劃分為若干條塊，自上而下分別計(jì)算每個(gè)土體的剩余下滑力，根據(jù)最后一塊的剩余下滑力的正負(fù)值確定其整體穩(wěn)定性。 剩余下滑力等于或小于零時(shí)，認(rèn)為穩(wěn)定；大于零時(shí)則不穩(wěn)定，必須采取穩(wěn)定措施。 167。43 浸水路堤穩(wěn)定性 一、滲透動(dòng)水壓力的作用 浸水路堤：受到季節(jié)性或長(zhǎng)期浸水的沿河路堤、河灘路堤等均稱為浸水路堤。 河灘路堤：承受普通路堤所承受的外力及自重力、浮力及滲透動(dòng)水壓力的作用。 特點(diǎn)： ，土體除承受豎向的向上浮力外，還承受滲透動(dòng)水壓力的作用，其作用方向指向土體內(nèi)部。 ，其滲透動(dòng)水壓力的方向指向土體外面，劇烈破壞路堤邊坡的穩(wěn)定性，產(chǎn)生邊坡凸起和滑坡現(xiàn)象。 ，如路堤兩側(cè)邊坡上的水位不一致，產(chǎn)生橫穿路堤的滲透。 (不包括滲透性極小的純粘土)，都必須進(jìn)行滲透動(dòng)水壓力的計(jì)算。 二、滲透動(dòng)水壓力的計(jì)算 滲透動(dòng)水壓力計(jì)算公式： D=ΙΩBγ0 式中：D ——作用于浸潤(rùn)線以下土體重心的滲透動(dòng)水壓力； Ι——滲流水力坡降(取用浸潤(rùn)曲線的平均坡降)； ΩB——浸潤(rùn)曲線與滑動(dòng)弧之間的面積； γ0 ——水的容重。 三、浸水路堤邊坡穩(wěn)定性分析 浸水路堤的破壞一般發(fā)生在最高洪水位驟然降落的時(shí)候。 采用圓弧法進(jìn)行浸水路堤邊坡穩(wěn)定性分析，其穩(wěn)定系數(shù)K計(jì)算與一般路堤相同。 課后習(xí)題一、名詞解釋 （數(shù)解）（表解） 二、思考題。，已求得某個(gè)滑動(dòng)面上的穩(wěn)定系數(shù)K＝，試問(wèn)該路基邊坡是否穩(wěn)定？為什么？，浸水路堤與普通路堤有何區(qū)別？，有關(guān)的計(jì)算參數(shù)如何確定？？？，圓心輔助線如何確定？?三、計(jì)算題：路基高度15m，頂寬10m，路基邊坡為1：，路基中心高度與邊坡高度大致相同。路基填土為粉質(zhì)中液限粘土，土的粘聚力c=，內(nèi)摩擦角25176。，容重γ=17kn/m3，荷載為掛車80（一輛車重力800KN）。試分析其邊坡穩(wěn)定性。：路基高度14m，頂寬10m，路基邊坡為1：，路基中心高度與邊坡高度大致相同。路基填土為粉質(zhì)中液限粘土，土的粘聚力c=，內(nèi)摩擦角25176。，容重γ=16kn/m3，荷載為掛車80（一輛車重力800KN）。高水位時(shí)水深為7m。飽和后粘聚力為10kpa，孔隙率30%，試分析其穩(wěn)定性。第五章 路基防護(hù)與加固教學(xué)目標(biāo)掌握路基防護(hù)與加固的作用；熟悉路基防護(hù)與加固的類型及方法；了解路基防護(hù)與加固各類型的適用范圍；重點(diǎn)：路基防護(hù)與加固的作用難點(diǎn)：路基防護(hù)與加固的類型及具體布置方法。教學(xué)安排167。51 概述 ： 浸水后濕度增大，土的強(qiáng)度降低； 巖性差的巖體，在水溫變化條件下，加劇風(fēng)化； 路基表面在溫差作用下形成脹縮循環(huán)，在濕差作用下形成干濕循環(huán)，可導(dǎo)致強(qiáng)度衰減和剝蝕； 地表水流沖刷，地下水源浸入，使巖土表層失穩(wěn)，易造成和加劇路基的水毀病害； 沿河路堤在水流沖擊、淘刷和浸蝕作用下，易遭破壞； 濕軟地基承載力不足，易導(dǎo)致路基沉陷。 所有這些均取決于巖土的物理力學(xué)性質(zhì)及自然因素，且與路基承受行車荷載的情況密切相關(guān)。 ：應(yīng)在路基位置、橫斷面尺寸、巖土組成等方面綜合考慮。 ，路基的防護(hù)與加固，是不可缺少的工程技術(shù)措施。 ： 邊坡坡面防護(hù) 沿河路堤河岸沖刷防護(hù)與加固 濕軟地基的加固處治 1）坡面防護(hù)： 作用：保護(hù)路基邊坡表面免受雨水沖刷，減緩溫差及濕度變化的影響，防止和延緩軟弱巖土表面的風(fēng)化、碎裂、剝蝕演變進(jìn)程，從而保護(hù)路基邊坡的整體穩(wěn)定性，在一定程度上還可兼顧路基美化和協(xié)調(diào)自然環(huán)境。 特點(diǎn)：不承受外力作用，要求坡面巖土整體穩(wěn)定牢固。 分類： 植物防護(hù)(種草、鋪草皮、植樹等)——有“生命”(成活)防護(hù)——土質(zhì)邊坡 工程防護(hù)(抹面、噴漿、勾縫、石砌護(hù)面等)——無(wú)機(jī)物防護(hù)——石質(zhì)路塹邊坡。 在一定程度上，有“生命”防護(hù)在邊坡穩(wěn)定和改善路容方面，優(yōu)于無(wú)機(jī)物防護(hù)。 2）堤岸防護(hù)與加固： 作用：對(duì)沿河濱海路堤、河灘路堤及水澤區(qū)路堤，亦包括橋頭引道，以及路基邊旁的防護(hù)堤岸等。 特點(diǎn)：主要針對(duì)水流的破壞作用而設(shè)，起防水治害和加固堤岸雙重功效。 分類：直接和間接兩類。 直接防護(hù)與加固設(shè)施——植物防護(hù)、石砌防護(hù)與加固兩種——植樹、鋪石、拋石或石籠等。 間接防護(hù)——導(dǎo)治結(jié)構(gòu)物，如丁壩、順壩、防洪堤、攔水壩等，疏浚河床、改變河道。 3）濕軟地基加固： 作用：防止路基沉陷、滑移或產(chǎn)生其他病害。 特點(diǎn)：濕軟地基加固，規(guī)模大，造價(jià)高，應(yīng)注意方案比較，研究技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的可行性，力求從簡(jiǎn)，盡量就地取材。 加固方法：換填土、輾壓夯實(shí)、排水固結(jié)、振動(dòng)擠密、土工格柵加筋和化學(xué)加固等五類。 167。52 坡面防護(hù)一、植物防護(hù) 作用：可美化路容，協(xié)調(diào)環(huán)境，調(diào)節(jié)邊坡土的濕溫，起到固結(jié)和穩(wěn)定邊坡的作用。 適用條件：坡高不大，邊坡比較平緩的土質(zhì)坡面。 方法：種草、鋪草皮和植樹。 ：適用邊坡坡度不陡于1：1，土質(zhì)適宜種草，不浸水或短期浸水但地面徑流速度≤／s的邊坡。 ：坡面沖刷比較嚴(yán)重，邊坡較陡，徑流速度＞／s，／s時(shí)，采用平鋪(平行于坡面)水平疊置、垂直坡面或與坡面成一半坡角的傾斜疊置草皮，還可采用片石鋪砌成方格或拱式邊框，方格或框內(nèi)再鋪草皮。 ：用在堤岸邊的河灘上，用來(lái)降低流速，促使泥沙淤積，防水直接沖刷路堤。 ：在土工網(wǎng)或土工墊等土工合成材料上鋪設(shè)35cm的種植土層，經(jīng)過(guò)撒種、養(yǎng)護(hù)后形成的人工草皮。 (也可稱植生帶)：在土工織物紡織時(shí)將草種固定于土工織物中，然后到現(xiàn)場(chǎng)鋪筑以促使草皮生長(zhǎng)的一種土工合成材料草皮制品。 ：先將土工網(wǎng)固定于需防護(hù)的邊坡上，然后撤播草種形成草皮的一種邊坡防護(hù)方法。 多排林堤岸與水流方向斜交，可挑水改變水流方向。 沙漠與雪害地區(qū)，防護(hù)林帶可阻沙防雪。 二、工程防護(hù) ： 適于：石質(zhì)挖方坡面，巖石表面易風(fēng)化，但比較完整，尚未剝落，如頁(yè)巖、泥砂巖、千枚巖的新坡面。 抹面材料：石灰漿。 抹面厚度：一般210cm。 ： 適用于：易風(fēng)化而坡面不平整的巖石挖方邊坡，厚度一般為510cm。 經(jīng)濟(jì)的砂漿是用水泥、石灰、河砂及水，按重量比1：1：6：3配合。 干砌片石護(hù)面：?jiǎn)螌踊螂p層護(hù)面。 護(hù)面厚度一般不小于20cm，干砌要勾縫。 ： 適用于：漿砌片石的坡面覆蓋層，用于封閉各種軟質(zhì)巖層和較破碎的挖方邊坡。 注意：護(hù)面墻除自重外，不承受其他荷重，亦不承受墻背土壓力。 設(shè)置：護(hù)面墻高一般不超過(guò)10m，縱向每10m設(shè)一條伸縮縫，墻身應(yīng)預(yù)留泄水孔。 167。53 沖刷防護(hù)一、直接措施 直接措施：植物防護(hù)、石砌防護(hù)或拋石與石籠防護(hù)及支擋(駁岸等)。 植物防護(hù)、石砌防護(hù)：同坡面防護(hù)。 ：類似在坡腳處設(shè)置護(hù)腳，亦稱拋石垛。 適用：拋石垛的邊坡坡度，不應(yīng)陡于拋石浸水后的天然休止角；石料粒徑視水深與流速而定，一般為15～50cm。 ： 作用：設(shè)在坡腳處，防止急流和大風(fēng)浪破壞堤岸，加固河床，防止淘刷。 鋪設(shè)：用碎(礫)石墊層鋪平，底層各角，可用鐵棒固定于基底。 定義：在土工織物上以塊石或預(yù)制混凝土塊體為壓重的護(hù)坡結(jié)構(gòu)。 適用：水下工程及預(yù)計(jì)可能發(fā)生沖刷的河床和岸坡土面上。 主要種類：?jiǎn)纹瑝|、雙片墊。 單片墊是利用土工織物拼接成大面積的排體； 雙片墊是將兩塊單片墊重疊后按一定距離和型式將兩片墊連接在一起而構(gòu)成管狀或格狀空間，其中再填充透水性土石料(如砂卵石等)，起到防沖與反濾的作用。 ： 定義：是一種雙層織物袋，袋中充填流動(dòng)性混凝土或水泥砂漿或稀石混凝土，凝固后形成高強(qiáng)度和高剛度的硬結(jié)板塊。 材料： 滿足技術(shù)要求，袋內(nèi)可充填混凝土或砂漿。 充填混凝土?xí)r，粗骨料最大粒徑應(yīng)符合要求。 適用：坡度不得陡于1：1。 二、間接措施 ： 改變水流方向——消除和減緩水流對(duì)堤岸直接破壞——減輕堤岸近旁淤積——解除水流對(duì)局部堤岸的損害——安全保護(hù)作用。 ，一般可分為丁壩、順壩或格壩。 1)順壩： 大致與堤岸平行，主要作用為導(dǎo)流、束水、調(diào)整流水曲度、改善流態(tài)。 順壩——導(dǎo)流壩。 2)格壩： 作用：在平面上成網(wǎng)格狀。設(shè)于順壩與堤岸之間，防止高水位時(shí)水流溢入沖刷壩內(nèi)岸坡和坡腳，并促進(jìn)格間的淤積。 3)丁壩： 作用：大致與堤岸垂直或斜交，將水流挑離堤岸，束河歸槽，改善流態(tài)。 丁壩——挑水壩。 ：順壩與丁壩均用石塊修建成梯形橫斷。 壩體分為：壩頭、壩身和壩根。 ： 將直接沖刷路基的水流引向旁處； 路基占用河槽后，需要拓寬河道； 挖灘改河，清除孤石，改移河道，以保護(hù)路基； 裁彎取直，有利布置路線或橋涵。 167。54 地基加固 一、換填土層法 換填土層法： 定義：將基底下一定深度范圍的濕軟土層挖去，換以強(qiáng)度較大的砂、碎(礫)石、灰土或素土，以及其他性能穩(wěn)定、無(wú)侵蝕性的土類，并予以壓實(shí)。 按砂墊層的方法計(jì)算。 砂墊層： 作用：可提高承載力，減少沉降量，加速軟弱土層的排水固結(jié)，防止凍脹，消除膨脹土的脹縮作用，亦可處理暗穴。 厚度：，以中粗砂為宜，級(jí)配良好。 二、夯實(shí)法 1. 重錘夯實(shí)法：以鋼筋混凝土制成截頭圓錐體(底部墊鋼板)，，起重設(shè)備的能力為815t。 非粘性土及松散雜填土——振動(dòng)壓實(shí)法效果良好。 重錘夯實(shí)法加固地基，可提高地基表層土的強(qiáng)度。 濕陷性黃土——降低地表的濕陷性。 雜填土——減少表層土的強(qiáng)度不均一性。 適用：、砂土、濕陷性黃土、雜填土等。 ： 定義：亦稱動(dòng)力固結(jié)法，以8～12t(甚至20t)的重錘，820m落距(最高達(dá)40m)，對(duì)土基進(jìn)行強(qiáng)力夯擊，利用沖擊波和動(dòng)應(yīng)力，達(dá)到土基加固的目的。 原理：可壓縮的微氣泡——產(chǎn)生幾十厘米的沉降，——液化——結(jié)構(gòu)破壞——強(qiáng)度下降至最小值——出現(xiàn)徑向裂隙——加速孔隙水壓力消散的主要通道——粘性土的觸變性——士基的強(qiáng)度得到恢復(fù)和增強(qiáng)。 特點(diǎn)：至今還沒有一套成熟和完善的理論和設(shè)計(jì)方法，但實(shí)踐證明，它具有施工簡(jiǎn)單、加固效果好、使用經(jīng)濟(jì)、運(yùn)用面較廣等優(yōu)點(diǎn)。 三、排水固結(jié)法 加固目的：飽和軟土在荷載作用下，排水固結(jié)后，抗剪強(qiáng)度可得到提高，則達(dá)到加固的目的。 適用：加固軟弱地基，包括天然沉積層和人工沖填的土層，如沼澤、淤泥及淤泥質(zhì)土，水力沖積土等。 排水固結(jié)法的實(shí)際效果，取決于土層固結(jié)特性、厚度、預(yù)壓荷載和預(yù)壓時(shí)間。 排水固結(jié)：運(yùn)用堆載預(yù)壓，擠出土中的過(guò)多含水，達(dá)到擠緊土粒和提高強(qiáng)度的目的。 ：需進(jìn)行地基固結(jié)計(jì)算，以確定加載以及砂井布置的有關(guān)數(shù)據(jù)。 砂井成孔，有沉管法和水沖法兩類。 沉管法：用錘擊或振動(dòng)方式將帶靴的鋼管沉人地基，管內(nèi)灌砂，在振動(dòng)作用下拔出鋼管，最后在土中形成砂井。 水沖法是利用高壓水沖孔，孔內(nèi)灌