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[摘 要]随着山区高等级公路的迅速发展,高路堤特别是高填石路堤已成为我国山区高等级公路建设中无法回避的一种路堤结构形式,在高填石路堤修筑所面临的问题中,填石路堤的经济合理的施工技术、简便易行的质量控制方法等方面是急需解决的最关键的问题。本文所要分析的就是对其稳定性的破坏原理与影响因素做出研究。
[关键词]高填石路堤;稳定性
中图分类号:F120.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)30-0179-01
高路堤边坡稳定性分析的核心内容是路堤边坡稳定性安全系数的计算。边坡滑动体所受到的作用力可分为滑动力(滑动力矩)和抗滑力(抗滑力矩),当滑动力(力矩)大于抗滑力(力矩)时,就有可能沿着一定的滑裂面发生滑动,使得路堤边坡丧失稳定性。抗滑力(力矩)与滑动力(力矩)的比值称为稳定安全系数。
高填方路基丧失稳定性而导致边坡破坏,其主要的破坏形式:路基边坡整体稳定性破坏,即边坡在整个高度范围内产生滑动,破裂面穿过坡脚甚至穿过路基下的地基;路基边坡局部稳定性破坏。即边坡按其高度只有一部分产生滑动。
高填方路堤丧失稳定性而发生变形主要有下述几种形式:路肩和行车部分上发生裂缝,然后路基发生沉陷,部分路堤移动,边坡滑落和崩坍;路堤边坡鼓胀或隆起;整个路基发生移动和变位,有时填方下的基底亦沿滑动面发生整体移动和变位。
路基滑动或者边坡滑坍是高填方路基最常见的病害之一。高填方路基的稳定不仅与边坡高度有关,也与路基填料强度、地基强度、地下水位、路堤填料与地基之间界面接触强度等因素有关。下面就各种影响因素的变化对边坡稳定性的影响进行分析。分析时,选取A城市二级公路填石路段K42+590处左侧边坡进行计算,计算参数如表1:
地下水位对路堤边坡稳定性的影响
分析地下水位对边坡稳定性的影响时,取若干组不同的地下水位。无地下水时路堤填料强度参数按下表采用(K42+590填料强度变化对路堤边坡稳定性的影响分析结果)见表2:
地基强度参数为=50okpa,=30.76°。最危险滑动面搜索及其稳定性安全系数计算方法为毕肖普法。分析结果见下表(K42+590处不同地下水位下路堤边坡稳定性分析表)表3:
表中安全系数下降百分比为相邻两地下水位处路堤边坡稳定性安全系数的下降百分比。地下水位从0m上升到3.5m,12.2m,13.3m,20.3m,22.3m,路堤边坡稳定性安全系数则从1.529下降到1.341,1.277,1.220,1.190,1.110,地下水位每次上升引起的路堤边坡稳定性安全系数下降百分比为12.2,4.8,4.4,2.45,7.2。
分析可见,随着地下水位的上升,边坡稳定性降低。这是因为浸水后,填料抗剪强度降低,抵抗下滑趋势的能力降低。地下水位愈高,浸水填料愈多,从而使边坡稳定性愈低。
填料强度变化对边坡稳定性的影响
边坡填料的强度是边坡稳定性的重要影响因素。边坡填料强度的变化常引起边坡稳定性的变化,因此需要研究填料强度对边坡稳定性的影响。为便于分析,先令边坡填料值不变,值变化,然后令填料值不变,值变化,以研究填料强度变化对边坡稳定性的影响。对于填石料值的变化范围是30°一50°、值的变化范围是0一30kpa;地基强度参数为=50okpa,=30.76°。最危险滑动面及其稳定性安全系数计算方法为毕肖普法。从分析结果可以看出,随着或值的增大,边坡稳定性安全系数增大。这是因为或值的增大,边坡的抗剪强度增大,使得边坡的抗滑能力增大,从而使边坡趋于稳定。
地基强度变化对边坡稳定性的影响
地基强度对边坡稳定性有较大影响。当地基强度较低时,有时边坡滑动面会超出坡角,滑动面伸入地基。此时,地基也会有较大变形,造成路堤下沉过大,影响正常使用,甚至造成路堤滑动破坏,故研究地基强度变化对边坡稳定性的影响很有必要。分析地基强度变化对边坡稳定性的影响时,路堤填料参数分别变化地基的或值计算边坡的稳定性安全系数,结果最危险滑动面及其稳定性安全系数计算方法为毕肖普法。
从这些结果可以看出,随着地基的或值的增大,边坡稳定性安全系数增大,这是因为或值的增大,地基的抗剪强度增大。当地基强度较低时,边坡滑动面会超出坡角,进入地基中,并使地基与边坡一起滑动,使得边坡的抗滑能力降低:而地基强度较高,即地基或值超过某一数值时,边坡滑动面不能超出坡进入地基角,从而边坡的抗滑能力提高。
界面参数变化对边坡稳定性的影响
为研究界面强度参数变化对路堤边坡稳定性的影响,在路堤填料与地基间设置一厚0.2m的夹层,采用非圆弧滑动面形式搜索最危险滑动面及其稳定性安全系数。计算时界面与水平面的夹角按 =10°和 =15°分别计算,路堤地基强度参数=50OkPa,=36.76°。从分析结果可见,最危险滑动面沿填料与地基交界处产生且随着界面材料强度参数的增大,边坡稳定性安全系数也增大。这是因为界面材料强度较小时,界面处为软弱夹层,滑动面在界面处不能穿过夹层进入地基内部;界面处较小的材料强度也使得填料与夹层的抗剪强度降低,抵抗下滑趋势的能力减小,从而稳定性安全系数减小。
从分析结果还可以看出,在同一界面材料强度下,界面与水平面的夹角寸边坡稳定性也有影响。在相同材料强度下,随着的增大,边坡稳定性减小。这是因为随着的增大,边坡重力及荷载沿界面的分量增大,使得边坡下滑趋势增大;而垂直于界面的分量减小,使得边坡抗剪强度降低,抵抗下滑的能力减小。
结语
综上所述,边坡填料强度,地基强度,地下水位,边坡填料与地基之间界面接触强度等因素都对边坡稳定性有影响。因此在边坡设计与施工时,应提高边坡填料强度,地基强度,边坡填料与地基之间界面接触强度,降低地下水位,还应减小地基的表面坡度。
参考文献
[1] 杨广庆,高速公路路基的填筑与压实检测[J],路基工程,2007,03.
[关键词]高填石路堤;稳定性
中图分类号:F120.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)30-0179-01
高路堤边坡稳定性分析的核心内容是路堤边坡稳定性安全系数的计算。边坡滑动体所受到的作用力可分为滑动力(滑动力矩)和抗滑力(抗滑力矩),当滑动力(力矩)大于抗滑力(力矩)时,就有可能沿着一定的滑裂面发生滑动,使得路堤边坡丧失稳定性。抗滑力(力矩)与滑动力(力矩)的比值称为稳定安全系数。
高填方路基丧失稳定性而导致边坡破坏,其主要的破坏形式:路基边坡整体稳定性破坏,即边坡在整个高度范围内产生滑动,破裂面穿过坡脚甚至穿过路基下的地基;路基边坡局部稳定性破坏。即边坡按其高度只有一部分产生滑动。
高填方路堤丧失稳定性而发生变形主要有下述几种形式:路肩和行车部分上发生裂缝,然后路基发生沉陷,部分路堤移动,边坡滑落和崩坍;路堤边坡鼓胀或隆起;整个路基发生移动和变位,有时填方下的基底亦沿滑动面发生整体移动和变位。
路基滑动或者边坡滑坍是高填方路基最常见的病害之一。高填方路基的稳定不仅与边坡高度有关,也与路基填料强度、地基强度、地下水位、路堤填料与地基之间界面接触强度等因素有关。下面就各种影响因素的变化对边坡稳定性的影响进行分析。分析时,选取A城市二级公路填石路段K42+590处左侧边坡进行计算,计算参数如表1:
地下水位对路堤边坡稳定性的影响
分析地下水位对边坡稳定性的影响时,取若干组不同的地下水位。无地下水时路堤填料强度参数按下表采用(K42+590填料强度变化对路堤边坡稳定性的影响分析结果)见表2:
地基强度参数为=50okpa,=30.76°。最危险滑动面搜索及其稳定性安全系数计算方法为毕肖普法。分析结果见下表(K42+590处不同地下水位下路堤边坡稳定性分析表)表3:
表中安全系数下降百分比为相邻两地下水位处路堤边坡稳定性安全系数的下降百分比。地下水位从0m上升到3.5m,12.2m,13.3m,20.3m,22.3m,路堤边坡稳定性安全系数则从1.529下降到1.341,1.277,1.220,1.190,1.110,地下水位每次上升引起的路堤边坡稳定性安全系数下降百分比为12.2,4.8,4.4,2.45,7.2。
分析可见,随着地下水位的上升,边坡稳定性降低。这是因为浸水后,填料抗剪强度降低,抵抗下滑趋势的能力降低。地下水位愈高,浸水填料愈多,从而使边坡稳定性愈低。
填料强度变化对边坡稳定性的影响
边坡填料的强度是边坡稳定性的重要影响因素。边坡填料强度的变化常引起边坡稳定性的变化,因此需要研究填料强度对边坡稳定性的影响。为便于分析,先令边坡填料值不变,值变化,然后令填料值不变,值变化,以研究填料强度变化对边坡稳定性的影响。对于填石料值的变化范围是30°一50°、值的变化范围是0一30kpa;地基强度参数为=50okpa,=30.76°。最危险滑动面及其稳定性安全系数计算方法为毕肖普法。从分析结果可以看出,随着或值的增大,边坡稳定性安全系数增大。这是因为或值的增大,边坡的抗剪强度增大,使得边坡的抗滑能力增大,从而使边坡趋于稳定。
地基强度变化对边坡稳定性的影响
地基强度对边坡稳定性有较大影响。当地基强度较低时,有时边坡滑动面会超出坡角,滑动面伸入地基。此时,地基也会有较大变形,造成路堤下沉过大,影响正常使用,甚至造成路堤滑动破坏,故研究地基强度变化对边坡稳定性的影响很有必要。分析地基强度变化对边坡稳定性的影响时,路堤填料参数分别变化地基的或值计算边坡的稳定性安全系数,结果最危险滑动面及其稳定性安全系数计算方法为毕肖普法。
从这些结果可以看出,随着地基的或值的增大,边坡稳定性安全系数增大,这是因为或值的增大,地基的抗剪强度增大。当地基强度较低时,边坡滑动面会超出坡角,进入地基中,并使地基与边坡一起滑动,使得边坡的抗滑能力降低:而地基强度较高,即地基或值超过某一数值时,边坡滑动面不能超出坡进入地基角,从而边坡的抗滑能力提高。
界面参数变化对边坡稳定性的影响
为研究界面强度参数变化对路堤边坡稳定性的影响,在路堤填料与地基间设置一厚0.2m的夹层,采用非圆弧滑动面形式搜索最危险滑动面及其稳定性安全系数。计算时界面与水平面的夹角按 =10°和 =15°分别计算,路堤地基强度参数=50OkPa,=36.76°。从分析结果可见,最危险滑动面沿填料与地基交界处产生且随着界面材料强度参数的增大,边坡稳定性安全系数也增大。这是因为界面材料强度较小时,界面处为软弱夹层,滑动面在界面处不能穿过夹层进入地基内部;界面处较小的材料强度也使得填料与夹层的抗剪强度降低,抵抗下滑趋势的能力减小,从而稳定性安全系数减小。
从分析结果还可以看出,在同一界面材料强度下,界面与水平面的夹角寸边坡稳定性也有影响。在相同材料强度下,随着的增大,边坡稳定性减小。这是因为随着的增大,边坡重力及荷载沿界面的分量增大,使得边坡下滑趋势增大;而垂直于界面的分量减小,使得边坡抗剪强度降低,抵抗下滑的能力减小。
结语
综上所述,边坡填料强度,地基强度,地下水位,边坡填料与地基之间界面接触强度等因素都对边坡稳定性有影响。因此在边坡设计与施工时,应提高边坡填料强度,地基强度,边坡填料与地基之间界面接触强度,降低地下水位,还应减小地基的表面坡度。
参考文献
[1] 杨广庆,高速公路路基的填筑与压实检测[J],路基工程,2007,03.