道路工程中边坡稳定性验算方法及其应用

1.直线滑动面法

对砂土和砂性土路堤边坡的稳定性采用直线滑动面法验算，并假定滑裂面通过坡脚，如图7-21所示。

图7-21　直线滑动面法验算图

取路基长度1延米计算，设滑裂土楔体ABD与等效土层之总重为G（kN），滑裂体沿滑动面AD滑动，其稳定系数K按式（7-22）计算：

式中　F——沿滑动面的抗滑力，kN；

　　　T——沿滑动面的下滑力，kN；

　　　ω——滑动面对水平面的倾角；

　　　C——路堤土的粘聚力，kPa；

　　　φ——路堤土的内摩擦角；

　　　L——滑动面AD的长度。

验算时可作不同倾角ωi的破裂面，求出相应的Ki，画出相应的Ki—ωi曲线，与最小安全系数Kmin相应的ω0，即为危险破裂角。(www.xing528.com)

通常以最小稳定系数Kmin≥1.25来判定边坡稳定性。若是Kmin＜1.25，则边坡不安全。此时可减缓边坡，降低路堤高度或修筑挡土墙，以增加边坡稳定性。

图7-22　圆弧滑动面法验算图

2.圆弧滑裂面法

一般粘土路堤采用圆弧滑裂面法验算。假定取圆心o点，通过坡脚画圆弧AB。弧面内取等分土条，条宽2m。算出每个土条重量Qi，则其在圆弧上的切向分力为Ti＝Qisinαi，法向分力为Ni＝Qicosαi，其中αi为该弧段中心点的半径线至圆心垂线的夹角，αi＝sin－1（xi/R）（R为圆弧半径，xi为弧段中心点距圆心竖线的水平距离，如图7-22所示）。每小段滑动面上反力为内摩擦力Nitanφ和粘聚力Cli（其中li为小段弧长），注意图中圆心竖线以左的切力向右，抵消部分滑动力，因此，绕圆心o的滑动力矩为：M滑动＝（∑Ti－∑Ti′）R；绕圆心o的抵抗力矩为M抗滑＝R。

在总长度为L的圆弧AB上，稳定系数K为

图7-23　确定辅助线

然后，再定o2点画圆弧，分条求K2，依次可求Kmin。

工程设计中确定圆心的方法是4.5H法，如图7-23所示。

此法作图步骤首先由坡脚点E向下量路堤高H得F点，由F作水平线令FM＝4.5H得M点。由边坡斜度i0＝1/m查辅助线角值表得β1，β2的值。在由E点沿ES线反时针方向量β1角画线；由S点沿水平线顺时针方向量β2角画线，两线交于I点，连IM线。滑动圆弧的圆心均在此线上。