1、路基边坡稳定性分析本设计任务路段中所出现的最大填方路段，在桩号 K8+480 处。该路堤边坡高 31.64m，路基宽 26m，需要进行边坡稳定性验算。1.确定计算参数对本段路堤边坡的土为粘性土，根据公路路基设计规范(JTG D302004)，取土的容重 =18kN/m，粘聚力 C=20kpa。内摩擦角=23 由上可知：填土的内摩擦系数 =tan23=0.4361。2.荷载当量高度计算行车荷载换算高度为:h0行车荷载换算高度；L前后轮最大轴距，按公路工程技术标准 （JTG B01-2003）规定对于标准车辆荷载为 12.8m； Q一辆车的重力（标准车辆荷载为 550kN） ；N并列车辆数，双车道
2、 N=2，单车道 N=1； 路基填料的重度（kN/m3） ； B荷载横向分布宽度，表示如下： 式中：b后轮轮距，取 1.8m； m相邻两辆车后轮的中心间距，取 1.3m； d轮胎着地宽度，取0.6m。3. BISHOP法求稳定系数 Fs基本思路：首先用软件找出稳定系数 Fs 逐渐变化的情况，找到一个圆心，经过这个滑动面的稳定系数 Fs 是所选滑动面中最小的，而它左右两边所取圆心滑动面的 Fs 值都是增加，根据 Fs 值大小可以绘制 Fs 值曲线。从而确定最小 Fs 值。而用ecxel 表格计算稳定系数 Fs 时，选择的3个圆心分别是软件计算 Fs 值中最小的那个圆心和它左右两边逐渐增大的圆心。
3、3.1 最危险圆弧圆心位置的确定（1）按4.5H 法确定滑动圆心辅助线。由表查得1=26， 2 =35 及荷载换算为土柱高度h0，得G点。a .由坡脚A 向下引竖线，在竖线上截取高度H=h+h0（h 为边坡高度，h0 为换算土层高）b.自G 点向右引水平线，在水平线上截取4.5H，得E 点。根据两角分别自坡角和左点作直线相交于F 点，EF 的延长线即为滑动圆心辅助线。c.连接边坡坡脚A 和顶点B，求得AB 的斜度i=1/m，据此查路基路面工程表4-1得1,2。（2）绘出三条不同的位置的滑动曲线（3）将圆弧范围土体分成8-12段。（4）算出滑动曲线每一分段中点与圆心竖曲线之间的偏角 i ;sin
4、=X/R (2-4)式(2-4)中：X分段中心距圆心竖曲线的水平距离，圆心竖曲线左侧为负，右侧为正；R滑动曲线半径计算结果见边坡稳定性分析表。3.2 计算思路（1）每一分段的滑动弧曲线可近似取直线，将各段图形简化为梯形或三角形，分段计算面积F，其中包括荷载换算成土柱部分的面积在内。（2）计算稳定系数：首先设定一个 Fs 值算出M，代入公式算出一个 Fs 值与设定 Fs 值相比较如小于所设 Fs 值的百分之一就可确定所设 Fs 值为此点的边坡稳定性 Fs值。当土条i 滑弧位于地基中时：式中： W di 第i土条地基部分的重力；W ti 第i 土条路堤部分的重力；b i 第i 土条宽度；U地基平均
5、固结度；令U=1。c di 、 di 第i 土条滑弧所在地基土层的粘结力和内摩擦角；当土条i 滑弧位于路堤中时式中： ti c 、 ti 第i 土条滑弧所在路堤土的粘结力和内摩擦角。其中：（3）同理可求出其他滑动曲线的稳定系数。3.3 具体计算过程及图表3.3.1以1 为圆心过坡脚做一滑动面，54.59 m。（1）假设 Fs =1.6629，计算结果如表2-1 所示:表2-1 计算土坡的稳定安全系数土条号 k= 1.6629 1.7371 1.7209 k= 1.0000 1.7371 1.7209 1 0.7972 0.8140 0.8130 425.8474 417.1024 2 0.81
6、02 0.7998 0.7996 865.0987 876.2758 876.4903 3 0.9016 0.8925 0.8924 1092.3881 1103.5185 1103.5470 4 0.9867 0.9857 0.9857 1244.8689 1246.1106 1246.1111 5 1.0410 1.0426 1.0426 1392.4018 1390.2279 1390.2279 6 1.0741 1.0758 1.0758 1511.5463 1509.2129 1509.2129 7 1.0879 1.0888 1.0888 1617.0062 1615.6526 1
7、615.6526 计算可得 ii 1983.76=1.29()sn205SIiKFWQa（2）假设 s F =1.85，计算结果如表2-2 所示:表2-2 计算土坡的稳定安全系数计算可得 ii 9230.18=.495()sn65SIiKFWQa（3）假设 F s = 1.4005 ，计算结果如表2-3 所示:表2-3 计算土坡的稳定安全系数土条号k= 1.4005 1.0412 1.4005 k= 1.0000 1.4008 1.4005 8 1.0822 1.0822 1.0822 1648.0239 1648.0252 1648.0252 9 1.0554 1.0547 1.0547 1
8、452.0574 1452.9704 1452.9704 10 1.0019 1.0016 1.0016 1141.3549 1141.7503 1141.7503 11 0.9214 0.9234 0.9234 585.5778 584.2642 417.6119 12390.5936 12402.5837 11983.9876 k= 1.7193 1.7209 1.6629 土条号k= 1.4995 1.4994 1.4995 k= 1.0000 1.4994 1.4995 1 0.8701 0.8701 0.8701 314.2685 314.2706 314.2685 2 0.8852
9、 0.8852 0.8852 608.9926 608.9931 608.9926 3 0.9602 0.9602 0.9602 772.6665 772.6665 772.6665 4 1.0205 1.0205 1.0205 898.4644 898.4644 898.4644 5 1.0598 1.0598 1.0598 1020.7949 1020.7949 1020.7949 6 1.0822 1.0822 1.0822 1113.2770 1113.2770 1113.2770 7 1.0888 1.0888 1.0888 1190.4929 1190.4929 1190.4929
10、 8 1.0795 1.0795 1.0795 1252.2804 1252.2804 1252.2804 9 1.0536 1.0536 1.0536 1162.0751 1162.0751 1162.0751 10 1.0069 1.0069 1.0069 896.1801 896.1801 896.1801 11 0.9420 0.9420 0.9420 457.2352 457.2352 457.2352 9230.4923 9230.9943 9230.9918 k= 1.4994 1.4995 1.4995 1 1.0143 1.0196 1.0143 159.5928 158.7
11、618 159.5928 2 1.0452 1.0450 1.0452 230.3038 230.3630 230.3038 3 1.0653 1.0653 1.0653 295.8916 295.8857 295.8916 4 1.0791 1.0791 1.0791 333.3103 333.3110 333.3103 5 1.0868 1.0868 1.0868 362.5917 362.5916 362.5917 6 1.0879 1.0879 1.0879 395.7607 395.7607 395.7607 7 1.0826 1.0826 1.0826 411.9054 411.9
12、054 411.9054 8 1.0704 1.0704 1.0704 408.7317 408.7317 408.7317 9 1.0505 1.0505 1.0505 394.0881 394.0881 394.0881 10 1.0222 1.0222 1.0222 355.0898 355.0898 355.0898 11 0.9897 0.9897 0.9897 231.8671 231.8671 231.8671 3579.1332 3578.3560 3579.1332 k= 1.4008 1.4005 1.4008 计算可得 ii 3579.12=.408()sn6SIiKFW
13、Qa（4）假设 F s = 1.3628 ，计算结果如表2-4 所示:表2-4 计算土坡的稳定安全系数计算可得 ii 5041.2=.365()sn379SIiKFWQa（5）假设 s F =1.4815，计算结果如表2-5所示土条号k= 1.3628 1.3625 1.3625 k= 1.0000 1.3625 1.3625 1 0.9811 0.9811 0.9811 182.1083 182.1090 182.1090 2 1.0117 1.0117 1.0117 304.1986 304.1986 304.1986 3 1.0445 1.0445 1.0445 398.6709 398
14、.6709 398.6709 4 1.0678 1.0678 1.0678 458.6902 458.6902 458.6902 5 1.0825 1.0825 1.0825 507.8855 507.8855 507.8855 6 1.0883 1.0883 1.0883 556.8107 556.8107 556.8107 7 1.0854 1.0854 1.0854 624.0164 624.0164 624.0164 8 1.0734 1.0734 1.0734 598.4039 598.4039 598.4039 9 1.0513 1.0513 1.0513 594.5305 594
15、.5305 594.5305 10 1.0183 1.0183 1.0183 532.8149 532.8149 532.8149 11 0.9778 0.9778 0.9778 283.1237 283.1237 283.1237 5041.2535 5041.2542 5041.2542 k= 1.3625 1.3625 1.3625 表2-5 计算土坡的稳定安全系数计算可得 ii 7162.859=.41()sn43SIiKFWQa计算出的 FS 与假设的 FS 相差很小，即 FS =1.48垂直方向的圆心 做法与 相同，假设的 Fs 与计算的的 Fs 相等，取 F s 2O1=1.54
16、3.3.2 的确定。sminF依次为 345S绘制 F s值曲线.如图土条号k= 1.4814 1.4817 1.4815 k= 1.0000 1.4817 1.4815 1 0.9347 0.9347 0.9347 234.6295 234.6268 234.6286 2 0.9734 0.9734 0.9734 416.4181 416.4160 416.4174 3 1.0068 1.0068 1.0068 548.0956 548.0964 548.0959 4 1.0310 1.0310 1.0310 623.7953 623.8000 623.7969 5 1.0449 1.044
17、9 1.0449 741.2212 741.2312 741.2245 6 1.0480 1.0480 1.0480 851.8956 851.9123 851.9012 7 1.0392 1.0392 1.0392 919.0716 919.0955 919.0796 8 1.0168 1.0168 1.0168 1007.5693 1007.6023 1007.5803 9 0.9784 0.9783 0.9784 966.6345 966.6737 966.6476 10 0.9207 0.9207 0.9207 853.4699 853.5123 853.4840 11 7163.80
18、05 7162.9666 7162.8559 k= 1.4817 1.4815 1.4815 Fs min=1.361.35，满足要求挡土墙设计1. 设计资料1.1 墙身构造本设计路段在K8+880K8+900段左侧地面横坡较长。为了收缩边坡，减少填方工程量，保证边坡的稳定性，避免因过高而造成边坡的可能滑动。特设置路堤府斜式挡土墙20m，沿墙长10m 设置伸缩缝，缝宽2cm，缝内沿墙内、外、顶三边添塞沥青板。采用最不利荷载，即挡墙最高的断面进行设计计算验算,取K8+900横断面左侧挡土墙进行分析。墙身拟采用7.5号浆砌片石结构，墙高9m，墙顶填土高a=24.84m，顶宽2m，底宽5.5m,墙背
19、倾斜角 =22。基底水平， =11。 （如下图）0a挡土墙示意图 （单位：m）1.2地质情况填方部分，假设都为粘土， 内摩擦角=30，土的容重=18kN/m，粘聚力C=12Kpa，墙背与填土间的摩擦角=2 2， 。墙底与地基摩擦力系数=0.40,地基承载应力 350Kpa。kf=1.3墙身材料墙体采用浆砌片石结构，7.5号砂浆，25号片石，墙体容重 k=24KN/m3。按规范：容许压应力为a=720Kpa,容许剪应力=147Kpa。2 车辆荷载根据路基设计规范(JTG 2004 ) ，车辆荷载为计算的方便， 可简化换算为路基填土的均布土层， 并采用全断面布载。换算土层厚： ho=q /=10.
20、25/18=0.57m 其中： 根据规范和查表得q=12.5KPa为墙后填土容重 =18 KN/m 3 土压力计算对于墙前土的被动土压力，在挡墙基础一般埋深的情况，考虑各种自然力和人畜活动的影响，偏于安全。一般不计被动土压力,只要考虑主动土压力，用库伦理论进行计算，3.1破裂面计算假 设 破 裂 面 交 于 荷 载 中 部 ,则A0=1/2(a+H+2ho)(a+H)=1/2（ 24.84+9+20.57） （24.84+9）=591.86B0=1/2ab+(b+d) ho-1/2H(H+2a+2h0)tan=1/224.8442.35+（42.35+0.75）0.57-1/29（9+224.
21、84+20.57）0.4=442.88oooo42.8tan=-t74ct30an7tan75916（ +） （ ）=1.21其 中 : = + + =30+22+22=74则=arctg=50.53.2破裂面验算堤 顶 破 裂 面 距 墙 踵 距 离 （ H+a） =（ 9+24.84） 1.21=40.95mtg荷载内边缘距墙 踵 距 离 b+d-H =42.35+0.75-90.4=39.5m荷载外边缘距墙 踵 b+d+l0- H =42.35+0.75+10.5-90.4=50m由t以上数据可得：39.540.9550，破 裂 面 交 于 路 基 面 的 中 部 ， 故 假 设 与实
22、际 相 符 合 。 主动土 压 力 系 数 的 计 算cos()inKtg(50.3t504si74）（ ）=0.323.3土 压 力 的 计 算h1=d/(tan +tan )=0.75/(1.21+0.4)=0.47mh2=（ b-atan ） /(tan +tan )=（ 42.35-24.841.21）/（ 1.21+0.4） =7.64mh3=H-h1-h2=0.89m 032 2a4.87.640.5789()1(1)929hKH=4.19主动土压力Ea的计算=0.51890.324.19=977.44kN21aEHK=977.44cos（22+22）=703.11k Ncos()
23、x=977.44sin（22+22）=678.99 kNiny3.4土压力作用点位置 2312()()92.87.640.589(30.29)3oyahHZK=3.03=5.93-3.03tan22=4.711xyZBtg其中：B 1=5.5/cos22=5.934 墙身截面性质计算A1=15.74m2 X1=0.91mA2=15m2 X2=3.08mA=A 1+A2=30.74m2墙 身 重 心 到 墙 趾 的 水 平 距 离 为=1.975.740953.8.Zg墙 身 重 力 :G= k Ai=2430.74=737.76kN5 挡 土 墙 稳 定 性 验 算5.1 抗 滑 稳 定 性
24、验 算滑动稳定方程： 1010.(tan)(.)tan73.6.(78.93t.4173.6.89t-1QYXQYQixiPGEGEE） （）=164.04 抗滑稳定系数 xP0P-E.3)tg+E.3cKN7.19.40.-465（ 1）=1.43Kc=1.3在计算中我们不考虑墙前被动土压力的影响，所以 0pEN为基底竖向应力G+ =737.76+678.99=1416.75kN yE5.2抗倾覆稳定性验算倾覆稳定方程：0.8GZg+ Q1(EyZx-ExZy)+ Q2EpZp=0.8737.761.97+1.3（ 678.994.71-703.113.03）= 2550.620验 算 采
25、用 极 限 状 态 分 项 系 数 法抗 倾 覆 稳 定 系 数 K0为 ：0gyxGZE= 73.61.9768.9x4.7130=2.18 .5OK 抗 倾 覆 稳 定 性 符 合 要 求6 基 底 应 力 及 合 力 偏 心 距 验 算为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力，应进行基底应力计算；同时为了避免挡土墙不均匀沉陷，应控制作用于挡土墙基底的合力偏心距 e6.1基础地面的压应力基地的平均压力为 11y01x0()cossinGQQNE=（737.761.2+1.3678.99）0.95+1.3703.110.19=1854kN=312.65kPa1pA ak12f-3kh-（ B） +（ 0.5）=350+318（5.93-3）+4.418（1.76-0.5）=608.01kPa地基承载力抗力值符合要求
