鐵道工程電子教材-9路基的穩(wěn)定性分析-資料下載頁
2025-06-29 18:45本頁面
【正文】 凸部分和影響強(qiáng)度的軟弱充填物，所以在分析結(jié)構(gòu)面以上土體的穩(wěn)定時(shí)，難度較大。在路塹挖深較大時(shí)，巖質(zhì)土的風(fēng)化程度將隨深度減弱，此時(shí)如果下部巖石的整體性好，無軟弱的結(jié)構(gòu)面，或者結(jié)構(gòu)面傾向邊坡內(nèi)側(cè)，則下部巖質(zhì)土邊坡的斷面形成和其穩(wěn)定性決定于巖質(zhì)土的抗壓強(qiáng)度。因此，巖石路塹邊坡的穩(wěn)定分析應(yīng)按各種情況進(jìn)行詳細(xì)的分析。下面將分析幾種簡單的情況。 1 巖體完整情況 巖石主要結(jié)構(gòu)面傾角 i 小于摩擦角 , 則邊坡因巖石破壞而失穩(wěn)，垂直邊坡的極限高度可按下式估算 (926)式中 σ y ——巖石的單軸抗壓強(qiáng)度； γ ——巖石容重。 在允許高度范圍內(nèi)，巖石路塹邊坡通常采用一坡到頂?shù)臄嗝嫘问?。鑒于巖石邊坡都需要用爆破方法開挖，堅(jiān)硬、完整巖石邊坡可取 1 ： ～1 ： 。在施工條件能保證坡面穩(wěn)定的情況下，還可適當(dāng)加陡。 2 巖體有平整規(guī)律結(jié)構(gòu)面 當(dāng)巖石中有層理、節(jié)理形成的有明顯規(guī)律的結(jié)構(gòu)面，傾向線路，傾角為 i 。此時(shí)，如i 大于結(jié)構(gòu)面上的摩擦角 φ 時(shí)，開挖時(shí)巖體將沿結(jié)構(gòu)面塌滑，在路塹設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做檢算?？紤]到一定的安全度，巖體的內(nèi)摩擦角為 (927) 式中 φ——結(jié)構(gòu)面摩擦角； τ 、 σ ——巖石結(jié)構(gòu)面剪切實(shí)驗(yàn)時(shí)的剪應(yīng)力和正應(yīng)力； K ——安全系數(shù)。 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。其工作特點(diǎn)除了具有與普通路堤相同的各種自然條件外，還要受到水的浸泡、流水的沖刷和淘蝕。在河面較寬處，將受到波浪的浸襲和沖擊，當(dāng)水們陡落時(shí)，路堤內(nèi)水向外滲流產(chǎn)生滲透力，影響了邊坡的穩(wěn)定性。 路堤在滲透力作用下，不但使邊坡穩(wěn)定性降低，隨著滲流時(shí)間的延續(xù)還可能產(chǎn)生管管涌和流土現(xiàn)象。在一定的滲透速度下，路堤土內(nèi)的細(xì)小顆粒將被流水帶走，使土的孔隙加大，滲透流速也隨之增大，進(jìn)而較大的顆粒也被帶走，這樣連續(xù)擴(kuò)展，便形成一條穿過路堤或基底的管狀滲流通道，這就叫管涌。管涌可使路基變形、下沉或坍塌。 鑒于浸水路堤有以上特點(diǎn)，施工時(shí)應(yīng)對路堤填土壓實(shí)并選用有一定級配滲水土為填料。如用非滲水土，更應(yīng)嚴(yán)格控制填土的壓實(shí)度。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。 當(dāng)浸水路堤的邊坡受到淘刷和波浪侵襲時(shí)，其路基標(biāo)高應(yīng)滿足路基設(shè)計(jì)規(guī)范，根據(jù)具體情況加強(qiáng)坡面和坡腳防護(hù)如護(hù)坡、導(dǎo)流丁壩、順壩等以保證邊坡的穩(wěn)定性。 這里將主要穩(wěn)定滲流期的土坡穩(wěn)定性。 1 替代容重法 即用浸潤線、坡外水位線等處的不同容重來代替滲透力。 圖97 替代法土坡穩(wěn)定分析示意圖 從圖 9 － 7 所示滑動土體 ABC 內(nèi)取出條塊 i 進(jìn)行分析。由于將土骨架與孔隙流體當(dāng)成一個(gè)整體，因此浸潤線以上的土重為土的壓實(shí)容重 γ ，浸潤線以下的土重即為飽和容重 。當(dāng)滑弧面深入下游水位，條塊中部分土體浸沒在下游水位以下時(shí)，這部分土體的容重可作如下處理。圖中弓形陰影部分的水體本身處于靜力平衡狀態(tài)，可以認(rèn)為這部分水體對邊坡的穩(wěn)定安全性不起影響。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。土條 i 處于滲流場中，滑弧 cd受滲透壓力 的作用，其值為流網(wǎng)等勢線與浸潤線交點(diǎn)或這一交點(diǎn)與下游水位的垂直高度 ，即。 l i 為滑弧長度。土條 i 的重量 。根據(jù)前述穩(wěn)定安全系數(shù)的定義并考慮有效應(yīng)力與孔隙水壓力的作用，則 假定圓心角不大且浸潤線的坡度平緩，則,。在這種情況下，式（ 9 － 16 ）可簡化為 (917)式中，土的內(nèi)摩擦角和粘聚力浸潤線以上??；浸潤線以下取 。 2 ．工程簡化法 對于具有上下游水位的滲流邊坡，在邊坡的穩(wěn)定分析檢算中，可將滲透力簡化為一集中下滑力。當(dāng)水力坡降為 i時(shí)，作用于滑體上的總滲透力為，方向取該面積滲流的平均方向，作用點(diǎn)取在滲流面積的形心處。計(jì)算條塊的重量時(shí)，水位以下均用浮容重，則。如圖 9 － 8 所示。則此時(shí)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)可表示為 (918)式中的各項(xiàng)指標(biāo)取值及意義同上。從偏于安全角度，還可。（二）地震區(qū)路基的穩(wěn)定性 1 地震對邊坡的危害 地震對邊坡的危害主要分三類。一類是由于基底變形引起的破壞。這是由于基底處于活動性斷裂帶上，地震時(shí)由于沉陷、不均勻沉降、開裂、滑移所造成的破壞。第二類是由路堤變開引起的破壞。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。第三類是塹坡（山坡）變形引起的破壞。當(dāng)邊坡高度10m，坡度陡于73176。和有少數(shù)傾向路基的構(gòu)造面；或風(fēng)化嚴(yán)重、節(jié)理發(fā)育等破碎巖層組成的邊坡，當(dāng)坡高?8m，在89度地震區(qū)，將產(chǎn)生不同程度的震害。 2 地震區(qū)邊坡穩(wěn)定性檢算 將動態(tài)的地震力用一個(gè)靜的慣性力代替，作用于條塊人的重心，如圖 9 － 9 所示。地震慣性力由垂直分量和水平分量組成。通常只考慮水平分量即水平慣性力。可按下式計(jì)算 (919)式中 — 水平地震影響系數(shù)； — 綜合影響系數(shù)，一般取 ； — 地震加速度分布系數(shù)； — 土條重及換算土條重?！ ? 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。按揟靜力法，用瑞典條分法計(jì)算在地震時(shí)邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)為 (920) 上述計(jì)算方法具有強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性。路基抗震穩(wěn)定性檢算范圍應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件、路基類型及鐵路等級和設(shè)計(jì)烈度和設(shè)計(jì)烈度進(jìn)行判斷。17 / 17
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