９. １ 边坡稳定性验算 

９. １. １ 边坡稳定性验算方法 高路堤、深挖路堑、陡坡路堤及滑坡与软土等不良地质、水文条件下的路基ꎬ需要通过稳 定性分析与验算ꎬ判断边坡的稳定性ꎬ以寻求安全可靠、经济合理的路基结构形式和稳定的 边坡值ꎬ或据以确定边坡的加固措施ꎮ 对一般路基结构只需按规范要求确定ꎬ无须进行稳定 性设计ꎮ 路基边坡稳定性分析与验算的方法归纳起来有力学验算法和工程地质比拟法两大类: 

１. 力学验算法(极限平衡法) 

力学验算法的基本假定是:

 (１)不考虑滑动土体本身内应力的分布ꎻ 

(２)认为平衡状态只在滑动面上存在ꎬ滑动土体成整体下滑ꎮ 为简化计算ꎬ用力学验算法进行边坡稳定性分析时ꎬ通常都按平面问题来处理ꎮ 此法是 最常用的方法ꎬ计算较精确ꎬ但计算繁琐ꎮ 

２. 工程地质比拟法 

工程地质比拟法是根据不同土类及所处的状态ꎬ通过长期的生产实践及大量调查ꎬ拟出 路基边坡稳定值参考数据ꎬ在设计时ꎬ将影响边坡稳定的因素相比拟ꎬ从而采用类似条件下 的稳定边坡值ꎮ

一般情况下ꎬ土质路基边坡的设计是先按力学验算法进行验算ꎬ再以工程地质比拟法予 以校核ꎮ 岩石或碎石土类路基的边坡主要采用工程地质比拟法ꎬ有条件时也用力学验算法 进行校核ꎮ

９. １. ２ 边坡稳定性验算参数 

１. 计算参数 (１)均匀土体边坡 

边坡稳定性验算参数主要是指填料的物理力学试验参数ꎮ 黏结力 ｃ(ｋＰａ)和内摩擦角 φ (°)是决定土体抗剪强度的两个参数ꎬ亦即土的抗剪强度指标ꎮ 在验算边坡稳定性时ꎬｃ、φ值及土体的重度 γ(ｋＮ/ ｍ ３ )应事先由试验测定ꎮ

边坡稳定性验算的精确程度ꎬ取决于填料试验资料的可靠性ꎬ因此ꎬ要求采取与将来路 基实际使用情况相符的数据ꎮ 路堑边坡应取原状土作土样ꎬ测定其重度 γ 和抗剪强度参数 ｃ、φ 值ꎻ路堤边坡应采用与将来实际压实后情况相符合的土样ꎬ测定其重度 γ 和抗剪强度参 数 ｃ、φ 值ꎮ 

(２)多层土体验算的参数确定 

由多层土体所构成的边坡ꎬ所采用土的边坡稳定性分析参数 ｃ、φ 和 γ 的值应根据边坡 稳定性分析方法确定ꎮ 对于直线法和圆弧法可通过合理的分段ꎬ直接取用不同土层的参数 值ꎬ如用综合土体边坡稳定性分析ꎬ可采用加权平均法求得ꎬ即:

式中:ｃｉ———土层 ｉ 的黏聚力(ｍ)ꎻ

 φｉ———内摩擦角(°)ꎻ 

γｉ———土层 ｉ 的重度(ｋＮ/ ｍ ３ )ꎻ 

ｈｉ———土层 ｉ 的厚度(ｋＰａ)ꎮ 

加权平均法适用于较为粗略的边坡稳定性分析ꎮ

２. 边坡稳定性分析的边坡取值 

边坡稳定性分析时ꎬ对于折线形或阶梯形边坡(见图 ９. １)ꎬ一般可取平均值ꎮ 例如ꎬ图 ９. １ａ)取 ＡＢ 线ꎬ图 ９. １ｂ)则取坡脚点和坡顶点的连线ꎮ

９. １. ３ 汽车荷载当量换算 

路基除承受自重作用外ꎬ还承受行车荷载的作用ꎮ 在进行边坡稳定性验算时ꎬ需要按车 辆最不利情况排列ꎬ如图 ９. ２ 所示ꎬ并将车辆的设计荷载换算成当量土柱高(即以相等压力 的土层厚度来代替荷载)ꎬ以 ｈ０ 表示ꎮ 计算式为

式中:ｈ０———行车荷载换算高度(ｍ)ꎻ 

Ｌ———前后轮最大轴距(ｍ)ꎬ按«公路工程技术标准»(ＪＴＧ Ｂ０１—２００３)规定ꎬ对于标准 车辆荷载取 Ｌ ＝ １２. ８ｍꎻ 

Ｑ———一辆重车的重力(ｋＮ)ꎬ标准车辆荷载为 ５５０ｋＮꎻ Ｎ———并列车辆数ꎬ双车道 

Ｎ ＝ ２ꎬ单车道 Ｎ ＝ １ꎻ 

γ———路基填料的重度(ｋＮ/ ｍ ３ )ꎻ

 Ｂ———横向荷载分布宽度ꎬ按下式计算:

Ｂ ＝ Ｎｂ ＋ (Ｎ － １)ｄ ＋ Δ

式中:ｄ———后轮轮距(ｍ)ꎬ取 １. ８ｍꎻ 

ｂ———相邻两辆车后轮的中心间距(ｍ)ꎬ取 １. ３ｍꎻ 

Δ———轮胎着地宽度(ｍ)ꎬ取 ０. ６ｍꎮ

行车荷载对较高路基边坡的稳定性影响很小ꎬ换算高度可以近似分布于路基全宽上ꎬ以 简化滑动体的重力计算ꎮ 采用近似方法(如图解或表解等)计算时ꎬ也可以不计算荷载ꎮ