路基边坡工程技术模拟训练Word文档下载推荐.docx

路基边坡工程技术模拟训练Word文档下载推荐.docx

《路基边坡工程技术模拟训练Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《路基边坡工程技术模拟训练Word文档下载推荐.docx（41页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

它含有较多的粉土粒，干时稍有粘性，但易被压碎，扬尘性大，浸水时很快被湿透，易成稀泥。

粉质土的毛细作用强烈，上升高度快，毛细上升高度一般可达0.9～1.5m，在季节性冰冻地区，水分积聚现象严重，造成严重的冬季冻胀，春融期间出现翻浆，故又称翻浆土。

如遇粉质土，特别是在水文条件不良时，应采取一定的措施，改善其工程性质，在达到规定的要求后进行使用。

粘质土透水性很差，粘聚力大，因而干时坚硬，不易挖掘。

它具有较大的可塑性、粘结性和膨胀性，毛细管现象也很显著，用来填筑路基比粉质土好，但不如砂性土。

浸水后粘质土能较长时间保持水分，因而承载能力小。

对于粘质土如在适当的含水量时加以充分压实和有良好的排水设施，筑成的路基也能获得稳定。

有机质土（如泥炭、腐殖土等）不宜作路基填料，如遇有机质土均应在设计和施工上采取适当措施。

4.特殊土

黄土属大孔和多孔结构，具有湿陷性；

膨胀土受水浸湿发生膨胀，失水则收缩；

红粘

土失水后体积收缩量较大；

盐渍土潮湿时承载力很低。

因此，特殊土也不宜作路基填料。

三、路基土的工程分级

在交通部颁布的《公路工程国内招标文件范本》（2003年版）第5篇“技术规范”第200章第201节中规定，路基土石划分的标准是：

在公路路基土石挖方中用不小于112.5kw推土机单齿松土器无法松动，须用爆破或用钢楔大锤或用气钻方法开挖的，以及体积大于或等于1m3的孤石为石方，余为土方。

为便于选择施工方法和施工机具，确定工程量及费用，在施工中，路基土石按其开挖难易程度，可分为六级，如表2-2所示。

土、石工程分级表2-2

土、石等级

土、石类别

土、石名称

钻1m所需时间

爆破1m3所需炮眼长度（m）

开挖方法

湿式凿岩一字合金钻头净钻时间（min）

湿式凿岩普通淬火钻头净钻时间（min）

双人打眼（人工）

路堑

隧道导坑

Ⅰ

松土

砂类土、腐殖土、种植土、中密的粘性土及砂性土、松散的水分不大的粘土，含有30mm以下的树根或灌木根的泥炭土

用铁锹挖，脚蹬一下到底的松散土层

Ⅱ

普通土

水分较大的粘土、密实的粘性土及砂性土、半干硬状态的黄土、含有30mm以上的树根或灌木根的泥炭土、碎石类土（不包括块石土及漂石土）

部分用镐刨松，再用锹挖，以脚蹬锹需连蹬数次才能挖动

Ⅲ

硬土

硬粘土、密实的硬黄土，含有较多的块石土及漂石土：

各种风化成土块的岩石

必须用镐先整个刨过才能用锹

Ⅳ

软石

各种松散岩石、盐岩、胶结不紧的砾岩、泥质页岩、砂岩、煤、较坚实的泥灰岩、块石土及漂石土、软的节理多的石灰岩

7以内

0.2

以内

0.2以内

2.0

部分用撬棍或十字镐及大锤开挖，部分用爆破法开挖

Ⅴ

次坚石

硅质页岩、砂岩、白云岩、石灰岩、坚实的泥灰岩、软玄武岩、片麻岩、正长岩、花岗岩

15以内

7～20

～

1.0

0.2～

0.4

3.5

用爆破法开挖

Ⅵ

坚石

硬玄武岩、坚实的石灰岩、白云岩、大理岩、石英岩、闪长岩、粗粒花岗岩、正长岩

15以上

20以上

以上

0.4以上

任务二路基边坡设计与防护技术

一、路基边坡设计

图2-2路基边坡坡度示意图

确定路基边坡坡率是路基设计的基本任务。

为保证路基稳定，路基两侧作成具有一定坡度的坡面。

公路路基边坡的坡度，用边坡高度H与边坡宽度b之比值表示，并取H＝1，如图2-2，H:

b＝1:

O.5（路堑边坡）或1:

1.5（路堤边坡），通常用1:

m或1:

n表示其比率（称为边坡坡率），图中m＝O.5，n＝1.5。

路基边坡坡率的大小，取决于边坡的土质、岩石的性质及水文地质条件等自然因素和边坡的高度，关系到路基的稳定和工程投资。

如何恰当的设计边坡坡率，既使路基稳定，又节省造价，在路基横断面设计中至关重要。

一般路基的边坡坡率可根据多年工程实践经验和设计规范推荐的数值采用。

（一）路堤边坡

根据路堤填料不同，路堤边坡分为土质和石质两种情况。

1.土质路堤边坡

路堤的边坡坡度，应根据填料的物理力学性质、边坡高度和工程地质条件确定。

当地质条件良好，边坡高度不大于20m时，其边坡坡率按表2-3选用。

对于浸水路堤，设计水位以下部分视填料情况，边坡坡率采用1:

1.75～1:

2，在常水位以下部分可采用1:

2～1:

3，并视水流情况采取加固措施。

路堤边坡坡率表表2-3

填料类别

边坡坡率

上部高度（H≤8m）

下部高度（H≤12m）

细粒土

1：

1.5

1.75

粗粒土

巨粒土

1.3

2.石质路堤边坡

当公路沿线有大量天然石料或开挖路堑的废石方时，可以用来填筑路堤，填石路堤可采用与土质路堤相同的路堤断面形式，填石路堤的边坡率应根据填石料种类、边坡高度和基底的地质条件确定。

当采用易风化岩石和软质岩石填筑路堤时，边坡坡率应按土质路堤边坡设计。

在路堤基底良好、边坡高度不大于20m时，填石路堤边坡坡率不宜陡于表2-4及表2-5规定。

当路基全部用25cm左右的石块砌筑，且边坡采用码砌的路堤，其边坡坡度应根据具体情况决定，亦可参考表2-4采用。

填石路堤边坡坡率表表2-4

填石料种类

边坡高度（m）

边坡坡率

全部高度

上部高度

下部高度

上部

下部

硬质岩石

20

8

12

1.1

中硬岩石

软质岩石

岩石分类表表2-5

岩石类型

单轴饱和抗压强度（MPa）

代表性岩石

≥60

1.花岗岩、闪长岩、玄武岩等岩浆岩类；

2.硅质、铁质胶结的砾岩及砂岩、石灰岩、白云岩等沉积岩类；

1.片麻岩、石英岩、大理岩、板岩、片岩等变质岩类

30～60

5～30

1.凝灰岩等喷出岩类；

2.泥砾岩、泥质砂岩、泥质页岩、泥岩等沉积岩类；

3.云母片岩或千枚岩等变质岩类

陡坡上的路基填方可采用砌石（图1-2-3d）。

砌石应用当地不易风化的开山片石砌筑。

砌石顶宽不小于O.8m，基底以1:

5的坡率向路基内侧倾斜，砌石高度H一般为2～15m，墙的内外坡度依砌石高度，按表2-6选定。

砌石边坡坡率表表2-6

序号

砌石高度（m）

内坡坡率

外坡坡率

1

≤5

l:

O.3

1:

O.5

2

≤10

O.67

3

≤15

0.6

0.75

对于边坡高度大于20m的高路堤，其边坡形式和坡率应根据填料的物理力学性质、边坡高度、车辆荷载和工程地质条件等经稳定性计算，并结合工程经验分析确定。

（二）路堑边坡

路堑边坡坡率与边坡的高度、坡体土石性质、地质构造特征、岩石的风化和破碎程度、地面水和地下水等因素有关。

1.土质路堑边坡

土质路堑边坡形式及坡率应根据边坡高度、工程地质与水文地质条件、排水措施、施工方法，结合稳定的自然山坡和人工边坡的经验数据及力学分析综合确定。

土质路堑边坡形状可分为直线形、上陡下缓折线形、上缓下陡折线形和台阶形四种形式。

根据土的组织结构、均匀、密实程度和可塑状态及边坡高度，合理选择。

当边坡高度不大于20m时，土质挖方边坡坡度可参照表2-7，和表2-8确定。

土质挖方边坡坡率表表2-7

土的类别

粘土、粉质粘土、塑性指数大于3的粉土

中密以上的中砂、粗砂、砾砂

卵石土、碎石土、

圆砾土、角砾土

胶结和密实

中密

注：

①黄土、红粘土、高液限土、膨胀土等特殊土质挖方边坡形式及坡度按特殊路基规定确定；

②土的密实程度的划分见表1-2-11。

土的密实程度划分表表2-8

分级

试坑开挖情况

较松

铁锹很容易铲人土中，试坑坑壁容易坍塌

天然坡面不易陡立，试坑坑壁有掉块现象，部分需用镐开挖

密实

试坑坑壁稳定，开挖困难，土块用手使力才能破碎，从坑壁取出大颗粒处能保持凹面形状

胶结

细粒土密实度很高，粗颗粒之间呈弱胶结，试坑用镐开挖很困难，天然坡面可以陡立

2.岩石路堑边坡

岩石路堑边坡形式及坡率，应根据工程地质构与水文地质条件、边坡高度、施工方法，结合自然稳定边坡和人工边坡的调查综合确定。

必要时，采用稳定性分析方法予以检算。

当岩质路堑边坡高度不大于30m时，无外倾软弱结构面的边坡可根据这些因素按表2-9及表2-10确定岩体类型，按表2-11确定边坡坡率。

岩石边坡岩体分类表表2-9

判定条件

边坡岩体类型

岩体完

整程度

结构面结合程度

结构面产状

直立边坡自稳能力

完整

结构面结合良好或一般

外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角大于75°

或小于35°

30m高边坡长期稳定，偶有掉块

外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角75°

～35°

15m高的边坡稳定，15～30m高的边坡欠稳定

结构面结合差

较完整

结构面结合良好或一般或差

外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角小于35°

，有内倾结构面

边坡出现局部塌落

外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角35°

～75°

8m高的边坡稳定，15m高的边坡欠稳定

较完整（碎裂镶嵌）

结构面无明显规律

结构面结合差或很差

外倾结构面以层面为主，倾角多为35°

8m高的边坡不坡稳

不完整（散体、碎裂）

碎块间结合很差

①边坡岩体分类中未含由软弱结构面控制的边坡和倾倒崩塌型破坏的边坡；

②Ⅰ类岩体为软岩、较软岩时，应降为Ⅱ类岩体；

③当地下水发育时，Ⅱ、Ⅲ类岩体可视具体情况降低一档；

④强风化岩和极软岩可划为Ⅳ类岩体；

⑤表中外倾结构面系指倾向与坡向的夹角小于30°

的结构面；

⑥岩体完整程度按表1-2-12a确定。

岩体完整程度划分表2-10

岩体完整

程度

结构面发育程度

结构类型

完整性系数KV

结构面1～2组，以构造节理和层面为主，密闭型

巨块状整体结构

＞0.75

结构面2～3组，以构造节理和层面为主，裂隙多呈密闭型，部分为微张型，少有充填物

块状结构、层状结构、镶嵌碎裂结构

0.35～0.75

不完整

结构面大于3组，在断层附近受构造作用影响较大，裂隙以张开型为主，多有填充物，厚度较大

碎裂状结构、散体结构

<

0.35

岩石挖方边坡坡度表表2-11

风化破碎程度

H<

15m

15m≤H<

30m

Ⅰ类

未风化、微风化

O.1～1：

弱风化

O.3～1：

Ⅱ类

O.5～1：

O.75

Ⅲ类

Ⅳ类

强风化

O.75～1：

①有可靠的资料和经验时，可不受本表限制；

②Ⅳ类强风化包括各类风化程度的极软岩。

对于高度超过20m的土质挖方边坡及有外倾软弱结构面、坡顶边缘有较大荷载、边坡高度超过30m的岩质路堑边坡形式及坡率，应按稳定性要求进行个别分析计算确定，以及采取排水、护坡与加固等技术措施。

二、边坡防护技术

路基边坡坡面防护，又称边坡防护，主要保证路基边破表面免受降水、日照、风力等自然力的破坏，通过将坡面封闭隔绝或隔离，避免或减缓与大气直接接触，阻止岩土进一步风化，防止或减缓地面水流对边坡的冲刷和淘刷，从而提高边坡的稳固性，还可美化路容，达到防护边坡破损之目的。

（一）植物防护

植物防护主要适用于允许流速小于1.2~1.8m/s的季节性水流冲刷及较缓的土质边坡，依靠成活植物的发达根系，深入土层，使表土固结。

植物根、茎、叶可以调节表土的湿度，阻滞地表迳流，防止或减缓冲刷，防洪保堤。

沙漠或积雪地区路基两侧植树，可成为防砂栅和防雪栅。

不同的植被，还可起到交通诱导、安全、防眩、吸尘、隔音作用，同时美化路容，协调环境。

因此，在适宜于植物生长的土质边坡上，应优先采用植物防护。

1.种草

适用于不陡于1:

1的草类生长的土质边坡。

—般选用根系发达、茎干低矮、枝叶茂盛、生长力强、多年生长的草种，并尽量用几种草籽混种。

2.铺草皮

适用于边坡较陡、冲刷严重、径流速度>

o.6m／s、附近草皮来源较易地区的路基。

草皮品种与种草相仿。

草皮铺砌形式有叠铺（分水平、垂直和倾斜叠置）、平铺（平行与坡面满铺）和方格网式等，如图2-3所示。

每块草皮钉2～4根竹木梢桩。

使草皮与坡面固结。

图2-3草皮防护示意图

a）平铺草皮b）叠铺草皮c）方格式草皮d）卵石方格草皮e）I-I剖面

3.植树

主要作用是加固边坡、防止和减缓水流冲刷。

林带可以防汛、防砂和防雪，调节气候、美化路容，增加木材收益。

在坡面上植树与铺草皮相结合，可使坡面形成一个良好的覆盖层。

植树品种，以根系发达、枝叶茂盛、生长迅速的低矮灌木为主。

沿河路堤植树，树种应具有喜水性。

（二）工程防护

1.砌石防护

为防止地面径流或河水冲刷，公路填方边坡、沿河路堤浸水部位坡面、土质路堑边坡

下部的局部，以及桥涵附近坡面，可采用砌石防护。

砌石防护可分为干砌和浆砌两种，如图2-4所示。

干砌片石护坡适用于易受水流浸蚀的土质边坡，严重剥落的软质岩石边坡、周期浸水

图2-4a）单层石砌护坡；

b）双层石砌护坡；

c）深基础石砌护坡

及受水流冲刷较轻，流速小于2～4m／s的河岸或水库岸坡的坡面防护。

干砌片石护坡一般可分为单层铺砌和双层铺砌两种。

为提高路基整体强度，防止水分浸入，干砌片石宜用砂浆勾缝。

当水流流速较大，波浪作用强，有漂浮物等冲击时，不宜采用干砌片石护坡的边坡，宜采用浆砌片石护坡。

无论是干砌片石或浆砌片石，均应在片石下面设置0.1～0.15m厚的碎（砾）石或砂砾混合物垫层，以起到整平作用，并可防止水流将干砌片石层下面的边坡细土粒带走，能使结构层具有一定的弹性，增加对波浪、流冰及漂浮物的抵抗力。

石砌护坡坡脚应修筑墁石基础。

在无河水冲刷时，基础埋置深度一般为护坡厚度的1.5倍。

沿河受水流冲刷时，基础应埋置在冲刷线以下0.5～1.0m处，或采用石砌深基础。

2.抹（捶）面与勾缝

抹面适用于易风化软质岩石挖方边坡。

一般选用石灰炉渣灰浆、石灰炉渣三合土、四合土等复合材料较为经济。

抹面可以分片或满布。

勾缝适用于质地坚硬，不易风化但节理裂缝多而细的岩石边坡，以防水分渗入岩层内造成病害。

3.灌浆与喷浆

灌浆适用于质地坚硬、局部存在较大、较深的缝隙或洞穴，并有进一步扩展而影响边坡稳定性的岩石路堑边坡。

其目的是籍助灰浆的粘结力把裂开的岩石粘在一起，保证边坡稳定。

喷浆适用于易风化的新鲜平整的岩石坡面。

通过喷涂一层厚度5～10cm的砂浆，岩石坡面将被封闭，形成一个保护层，达到阻止面层风化，防止边坡剥落与碎落。

砂浆可用水泥浆或水泥砂浆，甚至水泥石灰砂浆。

其重量配合比为水泥:

石灰:

河沙:

水＝1:

6:

3。

为了增加喷浆与坡面的粘结，防止脱落或剥落，可采用锚喷混凝土防护。

4.锚杆挂网喷浆（混凝土）防护

适用于坡面为碎裂结构的硬质岩石或层状结构的不连续地层以及坡面岩石与基岩分开并有可能下滑的挖方边坡。

先在清挖出的密实、稳定的基岩上，钻孔、安装锚杆、灌浆；

然后挂上纤维网柱或钢丝网柱；

最后用高压泵射喷厚度4～6cm的20号混凝土。

5.护面墙

护面墙适用于易风化或严重风化破碎，容易产生碎落坍方的岩石路堑边坡或易受冲刷、膨胀性较大的不良土质路堑边坡。

其目的是使边坡免受自然因素影响，防止雨水下渗，以保护边坡。

护面墙沿着边坡坡面修建，不能承受土侧压力。

所以且边坡不宜陡于1:

0.5（窗孔式护面墙防护边坡不应陡于1：

0.75）。

表2-12为护面墙常用尺寸表。

墙基要求稳固，冰冻地基墙基应埋置在冰冻线以下0.25m；

若为软基，可设拱形结构物跨过。

护面墙的厚度参考表表2-12

护面墙高度H

路堑边坡

护面墙厚度（m）

顶宽b

底宽d

≤2

0.5

0.40

0.04

≤6

＞1:

0.04+H/10

6＜H≤10

0.5~1:

0.40+H/20

10＜H≤16

0.75~1:

0.60

0.60+H/20

墙体纵向每隔10～15m设缝宽2cm的伸缩缝一道，缝内用沥青麻筋填塞。

墙身上下左右每隔2～3m设10cmXl0cm方形或直径为10cm圆形泄水孔，孔后设砂砾反滤层。

为增加墙体稳定性，墙背每3～6m高设一宽度为0.5～1.0m耳墙。

根据边坡基岩或土质的好坏，每6～10m高为一级，设宽度不小于1.0m的平台。

在缺乏石料地区，墙身可采用片石铺砌成方格或拱式边框、方格或框内用石灰炉渣、三合土或四合土等混合料抹面。

图2-5为护面墙示意图。

图2-5护面墙示意图

a）正面b）剖面I-Ic）两级护面墙

任务三边坡的稳定分析及设计原理

一般路基设计可套用典型横断面图，不必进行边坡论证和验算，然而对于高路堤、深路堑、陡坡路堤、浸水路堤以及不良地质地段的路基，是不能沿用一般路基设计方法的。

对于这些路基，应进行个别分析、设计及验算，以确定安全可靠、经济合理的路基断面形式，或据以寻求相应的防护与加固措施。

路基的稳定性，除施工质量等因素外，一般取决于边坡和地基的稳定性。

填筑在陡坡上的路堤，还取决于路堤在陡坡上的滑动稳定性。

地基的稳定，涉及到水文地质、地带类型、填土高度与经济因素。

一般情况下，采用各种措施，以达到提高地基承载力的目的。

本章主要对土质路基边坡的稳定性、陡坡路堤的整体稳定性等作简要介绍。

一、边坡稳定原理及方法

路基边坡的稳定性，与岩土性质、结构、边坡高度及坡度等因素有关。

根据对边坡发生滑坍现象的大量观测，边坡滑塌破坏时，会形成一滑动面。

滑动面的形状主要因土质而异，有的近似直线平面，有的呈曲面，有的则可能是不规则的折线平面。

为简化计算，近似地将滑动破裂面与路基横断面的交线假设为直线、圆曲线或折线。

砂性土及碎（砾）石土，因有较大的内摩擦角φ及较小的凝聚力c，其破坏滑动面近似于直线平面。

粘性土的凝聚力c较大，而其内摩擦角φ较小，边坡滑塌时，滑动面近似于圆曲面。

路基边坡稳定分析与验算的方法很多，常用方法归纳起来有力学验算法和工程地质法两大类。

力学验算法又叫极限平衡法，是假定边坡沿某一形状滑动面破坏，以土的抗剪强度为理论基础，按力平衡原理建立计算式进行判断。

按边坡滑动面形状不同，可分为直线、曲线、折线三种。

力学验算法采用以下假定作近似计算：

不考虑滑动土体本身内应力的分布；

认为平衡状态只在滑动面上达到，滑动土体成整体下滑；

极限滑动面位置要通过试算来确定。

路基边坡稳定分析，一般情况下，可只考虑破裂面通过坡脚的稳定性；

路基底面以下含有软弱夹层时，还应考虑滑动破裂面通过坡脚以下的可能；

边坡为折线形，必要时应对通过变坡点的滑动面进行稳定性验算。

验算时可根据不同的土质，区分不同情况加以选择。

二、边坡稳定性分析的计算参数

1.土的计算参数

边坡稳定分析所需土的计算参数包括:

土的容重γ（kN/m3）、内摩擦角φ（°

）、粘聚力

c（kPa）。

对于均匀土层稳定性验算参数，通过对土（路堑或天然边坡取原状土，路堤边坡取与现场压实度一致的压实土）进行试验测定。

对于多层土体稳定性验算参数，可采用以层厚为权重的加权平均值。

见式2-1。

（2-1）

式中：

ci，φi，γi——i土层的粘聚力、内摩擦角、容重；

hi——i土层的厚度