法国规范中的路堤稳定性验算介绍

摘要:文章通过分析法国规范路堤稳定性验算过程和方法，和国内稳定性验算进行对比，取长补短，以达到精细化设计，提出路堤稳定性全方位验算，减少因路堤失稳带来危害。

关键字:地基稳定性验算；边坡稳定性验算；沉降计算，法国标准； 引言

路堤稳定性验算是道路设计中最常见、最基础的计算。《公路路基设计手册》中对路堤稳定验算介绍了滑动验算，高填路堤介绍了沉降计算，而对路基基底只提到强度不足或者软土时需做稳定性验算，并未详细展开介绍。实际项目中经常遇到黏土或软土地基处的高填路堤，稳定性都是通过软件直接计算滑动稳定系数，不能简单直观反映地基情况。本文通过介绍法国规范中路堤稳定性验算过程，对比国内路堤稳定性验算，对路堤稳定性设计提供参考。

法国标准中每个项目都有一套完整的计算流程，其中路堤稳定性计算划分在岩土工程内。路堤稳定性计算主要分三部分内容：地基稳定性验算，滑动稳定性验算和路基沉降计算，三者缺一不可。下面分别对其进行介绍。

1 路堤稳定性的分析

路基是路面的基础，它和路面共同承受行车荷载的作用，没有坚固、稳定的路基就没有稳固的路面，路基的强度和稳定性是保证路面强度和稳定性的先决条件，路基的强度与稳定性，诸多因素的影响。影响路基稳定性的主要因素分为：自然因素和人为因素。自然因素：包括地理、地质、气候、水纹、水纹地质等因素；人为因素：包括荷载因素、路基结构、施工方法及质量、人为设施及养护措施等。

1.1陡坡路堤稳定性的分析

路堤修筑在陡坡上，且地面横坡大于1∶2，或在不稳固山坡上时，路基不仅要作稳定性分析，还要分析路堤沿陡坡或不稳定山坡下滑的稳定性。对于其陡坡路堤边坡稳定性的分析方法有两方面，其一是当基堤是单一坡面，土体沿直线滑动面整体下滑时，可按直线法。其二是当滑动面为多个坡度的折线倾斜面时，可将滑动面上土体折线段划分为若干条块，自上而下分别计算各土体的剩余下滑力，直到最后一块的剩余下滑力为零时，由此确定稳定性安全系数。

1.2浸水路堤的稳定性的分析

受到季节性或长期浸水的沿河路堤、河滩路堤等。水通过内在和外在两个方面对路基边坡稳定性造成影响。内在是土体含水量增加时，土的抗剪强度会下降而内部剪应力会增加，造成边坡稳定性降低;而外在在浸水状况下，水的浮力和水位升降产生的动水压力也会降低边坡土体稳定性。需要注意的一点是，浸水路堤除承受自重和行车荷载作用外，还受到水浮力和渗透动水压力的作用。对于其浸水路堤的稳定性分析方法有三个方面，其一是假想摩擦角法，适当改变填料的内摩擦角，利用非浸水时的常用方法，进行浸水时的路堤稳定性计算;其二是悬浮法，假想用水的浮力作用间接抵消动水压力对边坡的影响，即在计算抗滑力矩中，用降低后的内摩擦角反映浮力的影响，而在计算滑动力矩中，不考虑浮力作用，滑动力矩没有减小，用以抵偿动水压力的不利影响;其三是条分法，将土条分成浸水与干燥两部分，并直接计入浸水的浮力和动水压力作用。

2 地基稳定性验算

此过程类似于国内的基底强度验算，不过更加简单方便，利用下列公式：

其中： F--安全系数，一般取1.5，施工阶段可取1.3。 qmax--等效土壤极限压力（kPa） --填方土体容重，kN/m H--填方高度，m

3

计算结果若满足规范，表示基底土层强度满足要求，反之，说明基底土层强度低，需要进行地基处理。

3滑动性验算

滑动稳定性同国内规范，利用简化Bishop法计算填方边坡的滑动稳定性，安全系数一般取1.5。此过程可利用软件辅助计算，不在赘述。

4沉降计算

在高填方或软土地区，沉降计算是最重要的问题，总沉降一般分为瞬时沉降、主固结沉降和次固结沉降，即

瞬时沉降指加载后立即发生的沉降，是由填土或地基剪切变形引起；主固结沉降是土体内孔隙压缩发生的沉降；次固结沉降是指在持续荷载下土体蠕变产生的沉降。

4.1瞬时沉降计算

法标中瞬时沉降通过下列公式计算

其中：I是关于荷载面积形状和沉降位置的系数，r为填方土体容重，E为土体的弹性模量，h为填方高度。

4.2主固结沉降计算

主固结沉降计算一般通过现场旁压试验结果计算或者室内压缩固结试验计算，本文只介绍旁压试验结果计算。计算采用分层总和法，根据按旁压试验结果进行计算分层沉降量。公式如下：

其中：

hi—第i层沉降量

hi—第i层厚度

σi—路堤荷载在第i中心处的竖向附加应力 Ei—第i层土层的旁压模量。

—与第i层材料的性质和组成有关的流变系数（参考执行62分册第V卷）

σi计算时，可将路堤等效为如下模型，公式如下：

i

竖向附加应力

图1路堤简化成梯荷载 图2影响系数I取值表

4.3次固结沉降计算

一般情况下次固结沉降占总沉降的比例很小，但对有机质含量高或淤泥质土，不应该忽略次固结沉降，计算公式如下：

其中，Ca为次固结系数；H为计算土体厚度，Tc为主固结完成时间；Ta为次固结所需时间。

以上三种计算都包含在路堤稳定性验算中，缺一不可，不满足任意一项，即需要提出相应的处理措施。

5 结束语

总之，路堤稳定性分析包括路堤和地基的整体稳定性、路堤的堤身稳定性、路堤沿斜坡地基或软弱层带滑动的稳定性等内容[1]。如果在进行稳定性计算时这三个方面的稳定有任一方面不能满足时，则路堤都是不稳定的。法标中对路堤稳定性验算步骤比较繁琐，但是计算完整性高，而且公式简单可操作性高。国内一般借助经验只对其中的部分进行验算，效率更高，但是缺乏严谨性。因此希望在以后的路堤设计中，做到全面验证，做到精细化设计，减少路堤失稳造成的危害。

参考文献：

[1]FASCICULEN°62-TitreV [2]公路路基设计手册

[3]ANALYSEDELASTABILITED’UNREMBLAI.2017