淺析城市道路路基邊坡計(jì)算的應(yīng)用

贛州市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院

摘要：近幾年來經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶動(dòng)了城市建設(shè)的不斷發(fā)展，而其中道路是城市經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，也是人們出行必不可少的條件，所以在目前的城市建設(shè)過程中，對城市道路的要求不斷提高。道路質(zhì)量的好壞與它的基礎(chǔ)密切相關(guān)，所以在城市的道路的修建過程中，一定要保證基礎(chǔ)工程的質(zhì)量，路基是城市道路的基礎(chǔ)，它的質(zhì)量優(yōu)劣直接關(guān)系到城市道路的使用壽命和運(yùn)行狀況，所以在城市道路施工中，控制好施工質(zhì)量是至關(guān)重要的。所以會(huì)用到CASIO測量程序計(jì)算路基邊坡來控制道路的穩(wěn)定性、

關(guān)鍵詞：路基邊坡；穩(wěn)定性

1.道路路基邊坡的穩(wěn)定性分析的計(jì)算

1.1邊坡的穩(wěn)定性分析原理和方法

目前，城市道路邊坡會(huì)受到各種因素的破壞，分為土體強(qiáng)度的破壞、受水侵蝕、設(shè)計(jì)施工不當(dāng)、荷載過大、地震或其他自然因素影響。其中設(shè)計(jì)施工不當(dāng)屬于人為因素，在施工的時(shí)候必須對可能出現(xiàn)失穩(wěn)或已出現(xiàn)失穩(wěn)的路基進(jìn)行分析，以保證路基設(shè)計(jì)既能達(dá)到了經(jīng)濟(jì)性的要求，又滿足穩(wěn)定性的要求。

可以根據(jù)道路邊坡的滑動(dòng)面形狀來判斷出土質(zhì)，出現(xiàn)平面性的情況，則可以判斷出道路用的是松散的砂型土及砂土；如果出現(xiàn)圓柱形或碗型的情況，則可判斷出是粘土。同樣的，也可以通過力學(xué)來求解滑動(dòng)現(xiàn)象。如果遇到單一平面問題，可以根據(jù)靜力平衡的問題來解決；遇到兩個(gè)破壞面問題，則可以根據(jù)超靜定問題來解決；遇到多個(gè)破壞面問題，可以用多次超靜定問題來解決問題。用極限平衡原理來解決個(gè)問題，假設(shè)使求解靜不定向問題變?yōu)殪o定問題，鋼塑體遇到滑動(dòng)土體沿滑動(dòng)面整體滑動(dòng)，我們不應(yīng)該考慮土體的相對運(yùn)動(dòng)，同時(shí)不考慮內(nèi)應(yīng)力，因?yàn)橥馏w在滑動(dòng)面上達(dá)到極限平衡，滑動(dòng)面唯一，最不利滑動(dòng)面，位置則要通過計(jì)算確定。這個(gè)其中有個(gè)缺點(diǎn)，這個(gè)方法不能分析下滑體中的真實(shí)內(nèi)力和反力，不能從中得到其中的應(yīng)力和變力，只有一個(gè)安全系數(shù)。

1.2路基穩(wěn)定與變形計(jì)算

1.2.1填方路基穩(wěn)定性的分析包括路堤堤身的路堤和路堤沿斜破地基或者軟弱層帶的穩(wěn)定性、穩(wěn)定性和地基的整體穩(wěn)定性等內(nèi)容。

1.2.2填方路基、地基的整體穩(wěn)定性和填方路基和地基的整體穩(wěn)定性最好采用簡化Bishop法來分析和計(jì)算，穩(wěn)定安全系數(shù)Fx按照式子 計(jì)算。

式子中：Wi—第i土條重力

Qi-第i土條垂直方向外力

ai-第i土條底滑面的傾角

Ki-系數(shù)由土條滑弧所在位置分別按照式子

當(dāng)土條i的滑弧位于地基中時(shí)

式中：Wdi-第i土條地基部分的重力

Wd-第i土條填方路基部分的重力

Bi-第i土條寬度

U-地基平均固結(jié)度；

Cdi，Qdi-第i土條滑弧所在地基土層的粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角；

Mai-系數(shù)，用式子計(jì)算。

當(dāng)土條i滑弧位于路基中的時(shí)候

式子中：Cti、Qti-第i土條滑弧所在路基土的粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角。其余的符號(hào)意義和上面的一樣

式中：Qi-第i滑弧所在土層的內(nèi)摩擦角，滑弧位于地基中時(shí)取地基土的內(nèi)摩擦角位于路基中時(shí)取路堤土的內(nèi)摩擦角。

2 填方路基沿著斜坡地基或者軟弱層帶滑動(dòng)的穩(wěn)定性可以采用不平衡推理法進(jìn)行分析計(jì)算，穩(wěn)定安全系數(shù)Fx利用下面兩個(gè)計(jì)算得到，計(jì)算圖示見圖

式中：Wqi-第i土條的重力與外加豎向的荷載之和

αi-第i土條底滑面傾角；

Ci Qi第i土條底的粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角

Li-第i土條底滑面長度

Ei-1-第i-1土條傳遞給第i土條的下滑力

用上面兩個(gè)式子逐條計(jì)算，一直到第n條的剩余推力為零，由此確定穩(wěn)定安全系數(shù)Fx。

2.1 填方路基穩(wěn)定性分析的強(qiáng)度參數(shù)應(yīng)該根據(jù)填料場地的情況，選擇有代表性的土樣進(jìn)行室內(nèi)的實(shí)驗(yàn)，并且結(jié)合現(xiàn)場的情況確定。

2.1.1 路基填土的強(qiáng)度參數(shù)C，Q的值，采用快剪或者三軸剪的固結(jié)不排水剪試驗(yàn)獲得。式樣的制備要求以及穩(wěn)定分析各個(gè)階段采用的實(shí)驗(yàn)方法詳見表6.2.2當(dāng)路堤填料為粗粒石或者填石料的時(shí)候，應(yīng)該采用大型的三軸試驗(yàn)儀進(jìn)行試驗(yàn)。

2.1.2 地基土的強(qiáng)度參數(shù)c，q值，最好采用直剪的固結(jié)快剪或者三軸剪的固結(jié)不排水剪試驗(yàn)獲得。

2.1.3在分析路沿著軟弱層帶滑動(dòng)的穩(wěn)定性或者斜披路基水的時(shí)候，應(yīng)結(jié)合場地的條件，選擇控制性層面的土層試驗(yàn)獲得強(qiáng)度參數(shù)C，Q值，可采用直剪快剪或者三軸不固結(jié)不排水剪試驗(yàn)。當(dāng)可能存在地下水的時(shí)候，應(yīng)該采用飽水試件進(jìn)行試驗(yàn)。

2.2 對于挖方路基邊坡的穩(wěn)定性評價(jià)，適合采用數(shù)值分析法、工程地質(zhì)類比法、圖解分析法和極限平衡法進(jìn)行判斷。一定量的計(jì)算方法應(yīng)該考慮邊坡破壞形式，按照以下方式確定。

2.2.1 規(guī)模較大的碎裂結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡較適合采用Bishop計(jì)算；

2.2.2 對于那些可能出現(xiàn)的折線形的破壞邊坡盡量采用不平衡推力計(jì)算；

2.2.3 對于那些可能出現(xiàn)的直線型的破壞邊坡盡量采用平面滑動(dòng)面解析的方法進(jìn)行計(jì)算；

2.2.4 對于那種結(jié)構(gòu)的比價(jià)復(fù)雜的巖質(zhì)邊坡來講，可以配合實(shí)體比例投影的方法和赤平投影的方法來分析及鍥行滑動(dòng)面來進(jìn)行計(jì)算；

2.2.5 如果邊坡破壞機(jī)制比較復(fù)雜的時(shí)候，適當(dāng)結(jié)合數(shù)值分析的方法來進(jìn)行分析。

2.2.6 挖方路基邊坡穩(wěn)定性計(jì)算的時(shí)候應(yīng)當(dāng)分成以下三種工況，其中穩(wěn)定安全系數(shù)不得小于以下圖標(biāo)所列值。

1.正常的工況：邊坡處于天然狀態(tài)下的一種工況；

2.非正常的工況Ⅰ：邊坡處于連續(xù)降雨或暴雨?duì)顟B(tài)下的一種工況；

3.非正常的工況Ⅱ：邊坡處于地震等荷載作用狀態(tài)下的一種工況。

3 路基防護(hù)

3.1 坡面防護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)符合以下規(guī)定

3.1.1 對于受到自然因素作用下出現(xiàn)破壞的邊坡坡面現(xiàn)象，應(yīng)該根據(jù)邊坡水土保持要求、環(huán)境保護(hù)、高度和邊坡坡率、水文地質(zhì)條件、巖性、土質(zhì)、等，應(yīng)該選適合的防護(hù)措施。

3.1.2 軟硬巖層相見的挖方邊坡應(yīng)該根據(jù)巖層自身情況采用全部防護(hù)或者是局部防護(hù)措施。

3.1.3 當(dāng)漿砌片石護(hù)墻高度大于12m、骨架護(hù)坡高度和漿砌片石護(hù)坡大于15m時(shí)，應(yīng)該在適當(dāng)高度處設(shè)平臺(tái)，平臺(tái)寬度小于2m。

3.1.4 在采用植物或者是噴護(hù)、掛網(wǎng)噴護(hù)等挖方邊坡防護(hù)和在年平均降水量大于4oomm地區(qū)較高的土質(zhì)玩方邊坡地段，適合在坡腳處設(shè)高1—2m漿砌片石護(hù)墻或者是護(hù)坡。

3.1.5 護(hù)墻的基礎(chǔ)、漿砌片石護(hù)坡應(yīng)當(dāng)埋置在路肩線以下不小于1m，而且不應(yīng)該高于側(cè)溝砌體的底面；當(dāng)?shù)鼗鶠閮雒浲習(xí)r，應(yīng)該埋置在凍結(jié)深度以下不小于0.25m。

3.1.6 用細(xì)粒土、砂類土等填料填筑的路堤，應(yīng)該根據(jù)具體情況采取防護(hù)措施。

3.1.7 土質(zhì)和易風(fēng)化巖石的高挖方邊坡，適合在坡腳處設(shè)置擋土墻，以降低邊坡高度。當(dāng)遇到擋土墻墻頂上方坡面設(shè)有漿砌片石護(hù)坡、護(hù)墻的時(shí)候，墻頂應(yīng)該設(shè)置邊坡平臺(tái)，其中平臺(tái)的寬度不應(yīng)該小于2m。

3.1.8 封閉式的坡面應(yīng)該在防護(hù)的砌體上設(shè)泄水孔和伸縮縫。當(dāng)坡面有地下水時(shí)，應(yīng)該采取措施將水引排。

4.支擋結(jié)構(gòu)

1 城市路基邊坡的穩(wěn)定性不滿足要求，或者因條件限制（紅線、管線及建筑物等）以及路基收腳等時(shí)，應(yīng)該設(shè)置邊坡支擋工程。

2 城市路基邊坡工程支擋設(shè)計(jì)應(yīng)考慮對周邊環(huán)境的影響，做到體現(xiàn)生態(tài)保護(hù)和美化環(huán)境的要求。

3 還有要注意的是，在進(jìn)行城市路基邊坡的支擋工程設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該查明支擋工程地基的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、環(huán)境條件和路基邊坡等，并且從中取得設(shè)計(jì)必要的巖土物理力學(xué)參數(shù)。

5 路基邊坡的支擋工程的使用的年限應(yīng)該不低于為其服務(wù)的城市路基工程和受其影響的相鄰建筑物的使用年限。

路基邊坡工程勘察應(yīng)符合以下規(guī)定：

1 應(yīng)該查明邊坡的長度、高度，邊坡巖土、地形地貌分布及形狀，水文地質(zhì)條件以及擋墻地基地質(zhì)條件，與邊坡有關(guān)的臨近建筑物及管線的關(guān)系和基礎(chǔ)型式、滑坡、埋深等不良地質(zhì)的分布、穩(wěn)定性、規(guī)模、破壞模式及變化趨勢等情況；提出各段邊坡的典型地質(zhì)剖面圖、對高開挖和填方邊坡應(yīng)該提出沿邊坡位置走向的地質(zhì)縱坡面圖；提出支擋邊坡穩(wěn)定性和變形驗(yàn)算以及治理設(shè)計(jì)所需的有關(guān)巖土參數(shù)值。

2 對于高度較小、地質(zhì)及環(huán)境條件簡單的路基邊坡的勘察可與道路工程勘察一并進(jìn)行，但是還應(yīng)該滿足邊坡工程勘察的要求和深度。對于高開挖和深填方路基區(qū)段的邊坡應(yīng)進(jìn)行專門的巖土工程勘察。

結(jié)束語

總之，隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市道路燈大量工程項(xiàng)目建成或正在建設(shè)，在建設(shè)過程中會(huì)產(chǎn)生各種類型的邊坡和遇到的一些問題，這些邊坡質(zhì)量成為影響道路營運(yùn)的主要因素。因此，如何設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)、安全可靠地邊坡工程其重要意義顯得越來突發(fā)。搞好鐵路的建設(shè)，確保路基邊坡的安全和穩(wěn)定，就要深入的了解現(xiàn)場，針對不一樣的土質(zhì)、工程水文等特點(diǎn)設(shè)計(jì)靈活的防護(hù)形式，并且加強(qiáng)施工管理，這樣才能夠真正保證安全快速的發(fā)展。

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