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1、1 绪论我国在80年代中期以前，主要以低等级公路建设为主。而随着经济的发展、综合国力增强，我国的建筑材料、设备、建筑技术都有了较快发展。我国的经济政策为公路事业发展提供多元化的筹资渠道，保证了建设资金来源。我国广大桥梁工作者，竭尽全力，发挥自己的聪明才智，为我国公路桥梁建设事业，做出了巨大的贡献。1.1 地理及工程地质条件拟设计道路路线位于山岭重丘区,公路自然区划为5区,沿线土质为黄土，属于干燥中湿状态，该路段属暖温带季风型大陆性半湿性气候，四季分明，冬冷夏热，秋凉春燥，四季分明，日照充足。年平均日照数2525.2小时；年平均降雨量 664.5毫米；年平均气温13.7度，蒸发量1887.1毫米
2、，无霜期209天。沿线附近有大量的砂、碎石、块石、片石、石灰及粉煤灰。1.2 工程概要山东省定陶县曹县三级公路的建设是完善区域内公路网的需要，也是区域内交通量日益增长的需要，它的实施对于促进区域内经济发展将起到巨大的推动作用。本设计为该地区公路中的某一区段，路线全长6180.165m, 全线路基土挖余为65616m3，填缺为57995 m3，本桩利用10305 m3 ，共设计中小桥3座，本桩利用10305 m3，总长150m。1.3设计研究主要内容此次毕业设计的山东省定陶县曹县三级公路是一条以定陶县为起点，曹县为终点，途中路经村落外还有大片的农作物和塘，以及河流，它是一条郊县公路。本次设计内容
3、主要包括：首先要熟悉地形图和所给的原始资料，分析其地貌、高差、河渠、 耕地、建筑物等的分布情况。然后进行选线，方案比选，路线平面设计，纵断面设计，横断面设计，土石方计算，土方调配，边坡设计，沥青路面设计。有些公路路基较宽、挖填较大，特别是山区公路，高填深挖较多，因此，积极做好边坡防护至关重要，以防止雨水、泥石流冲刷、坍塌等现象发生。 此次设计路段位于山岭重丘区。山区公路中常规的路基断面形式有一般路堤、沿河路堤、半填半挖路基、挡土墙路基、挖方路基等形式。一般路堤指低填浅挖路基，在山区公路中局部地区会出现此种路基；沿河路堤一般在选线采用沿溪线原则时多会碰到此种路基；而半填半挖路基、挡土墙路基 、挖
4、方路基是在越岭区中最常见的路基形式。1 / 29鉴于路基边坡对于路基乃至公路的重要性，做好路基边坡防护显得更为突出重要，本文将着重探讨山区公路路基边坡的防护。2 边坡破坏形式及原因21 公路下边坡路基下边坡一般为填土路堤。受力稳定的路堤边坡的破坏，主要表现为边坡坡面及坡脚的冲刷。坡面冲刷主要来自大气降水对边坡的直接冲刷和坡面径流的冲刷，使路基边坡沿坡面流水方向形成冲沟，冲沟不断发展导致路基发生破坏；沿河路堤及修筑在河滩上、滞洪区内的路堤，还要受 到洪水的威胁，这种威胁表现为冲毁路堤坡脚导致边坡破坏。边坡破坏还与路基填料的性质、路基边坡高度、路基压实度有关系。一般地，砂性土边坡较粘性土边坡易于遭
5、受冲刷而破坏，较高的路基边坡比较低的路基边坡更容易遭受坡面流水冲刷，压实度较好的边坡，比压实度较低的边坡耐冲刷。如下图所示，即为砂性土边坡因大量降水，而导致的严重冲刷破坏。在本公路设计中，在桩号K17307.030至K17400.127间路段因建桥填方较大，所以该路堤易受雨水冲刷，边坡稳定性较差，要注意做好边坡防护，可采用生态型综合防护措施。22公路上边坡上边坡是人工开挖的斜坡，其强度应满足稳定边坡的要求，这样的稳定边坡在降雨、融雪、冻胀及其他形式的风化等作用下，边坡主要破坏形式为冲刷、崩坍等。冲刷破坏一般发生于较缓的土质边坡，如砂性土边坡、亚黏土边坡、黄土边坡等，在大气降水的作用下，沿坡面径
6、流方向形成许多小冲沟，如不采取任何防护措施，有逐年扩大的趋势；在边坡坡脚，冬季往往发生积雪，造成坡脚湿软，强度降低，上部土体失去支撑。发生破坏；同时，高速行驶的汽车溅起的雨雪水，也冲刷坡脚。总之，土质边坡的坡脚部位，是边坡的最薄弱环节。边坡的崩坍，一般分为三类：落石型、滑坡型、流动型，有时在一次崩坍中会同时具有这三种形式。下图即为上边坡的落石型灾害现象。 而对于本次公路设计，在挖方较大路段，同样需要注意做好边坡防护工作。3 边坡工程稳定性分析3.1 边坡稳定性的影响因素边坡稳定性影响因素主要有地质构造、岩体结构、风化作用、地下水，和边坡形态。3.1.1地质构造地质构造因素主要是指边坡地段的褶皱
7、形态、岩层产状、断层和节理裂隙的发育程度以及新构造运动的特点等。通常在区域构造复杂、褶皱强烈、断层众多、岩体裂隙发育、新构造运动比较活跃的地区，往往岩体破碎、沟谷深切，较大规模的崩塌、滑坡极易发生。3.1.2 岩体结构不同结构的岩体，物理力学性质差别很大，边坡变形破坏的性质也不同。3.1.3风化作用边坡岩体，长期暴露在地表，受到水文、气象变化的影响，逐渐产生物理和化学风化作用，出现各种不良现象。当边坡岩体遭受风化作用后，边坡的稳定性大大降低。3.1.4地下水处于水下的透水边坡将承受水的浮托力的作用，使坡体的有效重力减轻；水流冲刷岩坡，可使坡脚出现临空面，上部岩体失去支撑，导致边坡失稳。3.1.
8、5边坡形态边坡形态通常指边坡的高度、坡度、平面形状及周边的临空条件等。一般来说，坡高越大，坡度越陡，对稳定性越不利。此外，人类的工程作用、气象条件、植被生长状况等因素也会影响边坡的稳定性。对于本次设计，在K12925.827至K13100.000路段沿山谷修建，容易因两边的高坡的崩坍影响受到影响和积聚流水而浸水影响稳定性。可采取如下措施：排出边坡下部岩层交界面处的地下水,防止其进一步软化和掏蚀;设置地面排水系统和封堵地表裂缝,防止雨水继续入渗;对表层强卸荷岩体适当削坡减载,采用锚固方法对整个边坡进行加固处理;边坡加固机理。一是改变边坡几何形态:削减推动滑坡区的物质,对于岩质边坡大多在边坡的中上
9、部放缓边坡,而滑坡体多是消减滑面陡倾区的边坡岩土体;采用反压的方式增强滑坡稳定区的物质;减缓边坡的总体坡度;二是边坡排水:有效的排出边坡的地表水以防止降雨入渗增加坡体的重量和使边坡岩土体弱化,采用的方式是在坡体中和坡体外围修建排水沟;排出坡体内部的地下水,一般采取水平或垂直的排水钻孔、盲沟等;三是支挡结构:采用的支挡结构物有重力式挡土墙、抗滑桩、现浇混凝土连续墙、加筋土挡墙、岩石坡面防护网;四是边坡内部加强:采用内部加强的主要措施有岩石锚固、土锚钉、预应力锚索、灌浆等;五是边坡的稳定与治理工程。边坡工程易发生失稳灾害,在进行加固方法的选择时,需要正确分析边坡失稳机理,准确评价其稳定性,合理地进
10、行下滑力的计算,这是选择加固设计方法的关键。3.2 边坡工程稳定性分析方法边坡工程稳定性分析方法有边坡极限平衡法和边坡可靠性分析法两种。3.2.1 边坡极限平衡法极限平衡法是根据边坡上的滑体或滑体分块的力学平衡原理(即静力平衡原理)分析边坡各种破坏模式下的受力状态，以及利用边坡滑体上的抗滑力和下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性。极限平衡法是边坡稳定分析计算的主要方法，也是工程实践中应用最多的一种方法。它的基本思路有三：（1） 首先，确定滑动面的位置和形状。实际的滑动面将取决于结构面的分布、组合关系及其所具有的剪切强度。实践证明，均质土坡的破坏面都接近于圆弧形，岩体中存在软弱结构面时，边坡岩体常
11、沿某个软弱结构面或某几个软弱结构面的组合面滑动，因此，根据具体情况假定的滑动面与实际情况是接近的。滑动面与实际情况是很接近的。（2） 其次，确定极限抗滑力和滑动力，并计算其稳定性系数。所谓稳定性系数即指可能滑动面上可供利用的抗滑力与滑动力的比值。由于滑动面是预先假定的，因此就可能不止一个，这样就要分别试算出每个可能滑动面所对应的稳定性系数，取其中最小者作为最危险滑动面。（3） 最后以安全系数为标准评价边坡的稳定性。基于本次公路设计，取桩号K16+200，进行边坡稳定性验算。路基土为粘性土质，拟定基本参数为：土的粘聚力，内摩擦角25，容重。荷载按黄河JN-150。取全线未设挡土墙处最高路堤处行边
12、坡稳定性验算，桩号为K1+500。粘性土质采用圆弧破裂面法，并用条分发进行土坡稳定性分析。（1）将黄河JN-150换算成土柱高。按最不利的情况其中一辆黄河车停在路肩上，另一辆以最小间距与它并排按下式换算土柱高 式中：-横向分布车辆数，单车道，双车道； -每一辆车的重量，KN； -汽车前后轴的总距，m; -横向分布车辆轮胎最外缘之间总距，m； 其中：-每一辆车轮胎最外缘之间的距离，m； -相邻两辆车轮胎之间的距离，m考虑到车辆停放在路肩上，认为厚的当量土层分布在整个路基宽度上。 （2）采用4.5H法确定圆心辅助线，具体如下：由坡脚E向下引竖线，在竖线上截取高度得F点。自F向右引水平线，在水平线上
13、截取，得M点。连接边坡坡脚E和顶点S，求得SE的斜度，据此查粘土边坡表得。由E点作与SE成角的直线，再由S点作与水平线成角的直线，两条直线交于点I。连接I和M两点得到圆心辅助线。（3）绘出三条不同位置的滑动曲线（都过坡脚）：一条过路基中线；一条过路基边缘；一条过距左边缘1/4路基宽度处。（4）通过平面几何关系找出三条滑动曲线各自的圆心。（5）将土基分段，每段如图（图中以曲线和曲线为例进行划分，段始于左侧）宽1m，最后一段可能略小一点。（6）计算滑动曲线每一份段中点与圆心竖线之间的偏角， 并计算分段面积和以路堤纵向长度1m计算出各段的重力，进而将分化为两个分力：a)在滑动曲线法线方向分力；b)在
14、滑动曲线切线方向力。 计算结果列，其中，曲线R单位m，面积，土块重力单位KN，123456789100.870.790.700.620.540.450.370.280.210.12面积1.273.434.285.595.745.605.365.044.584.1825.4051.9771.5286.9699.6793.7490.3285.1578.3070.0110.2530.4450.8966.8283.7083.3783.9781.1376.3869.3923.2442.1250.2555.6554.1242.8533.2725.8717.249.260.950.860.780.620.610.520.440.360.270.19面积2.444.426.117.228.968.789.279.6710.0910.330.910.820.740.580.570.480.400.320.230.152.314.295.987.098.838.659.149.5410.1310.3736.8868.6495.70113.39141.22138.34146.21152.67162.1316
