边坡稳定性计算
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路基边坡稳定性分析本设计任务路段中所出现的最大填方路段,在桩号K8+480 处。
该路堤边坡高31.64m,路基宽26m,需要进行边坡稳定性验算。
1.确定计算参数对本段路堤边坡的土为粘性土,根据《公路路基设计规》(JTG D30—2004),取土的容重γ=18kN/m³,粘聚力C=20kpa。
摩擦角=23º由上可知:填土的摩擦系数ƒ=tan23º=0.4361。
2.荷载当量高度计算行车荷载换算高度为:h0—行车荷载换算高度;L—前后轮最大轴距,按《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)规定对于标准车辆荷载为12.8m;Q—一辆车的重力(标准车辆荷载为550kN);N—并列车辆数,双车道N=2,单车道N=1;γ—路基填料的重度(kN/m3);B—荷载横向分布宽度,表示如下:式中:b—后轮轮距,取1.8m;m—相邻两辆车后轮的中心间距,取1.3m;d—轮胎着地宽度,取0.6m。
3. BISHOP法求稳定系数Fs基本思路:首先用软件找出稳定系数Fs 逐渐变化的情况,找到一个圆心,经过这个滑动面的稳定系数Fs 是所选滑动面中最小的,而它左右两边所取圆心滑动面的Fs 值都是增加,根据Fs 值大小可以绘制Fs 值曲线。
从而确定最小Fs 值。
而用ecxel 表格计算稳定系数Fs 时,选择的3个圆心分别是软件计算Fs 值中最小的那个圆心和它左右两边逐渐增大的圆心。
3.1 最危险圆弧圆心位置的确定(1)按4.5H 法确定滑动圆心辅助线。
由表查得β1=26°,β2 =35°及荷载换算为土柱高度h0,得G点。
a .由坡脚A 向下引竖线,在竖线上截取高度H=h+h0(h 为边坡高度,h0 为换算土层高)b.自G 点向右引水平线,在水平线上截取4.5H,得E 点。
根据两角分别自坡角和左点作直线相交于F 点,EF 的延长线即为滑动圆心辅助线。
c.连接边坡坡脚A 和顶点B,求得AB 的斜度i=1/m,据此查《路基路面工程》表4-1得β1,β2。
一、边坡稳定性计算方法在边坡稳定计算方法中,通常采用整体的极限平衡方法来进行分析。
根据边坡不同破裂面形状而有不同的分析模式。
边坡失稳的破裂面形状按土质和成因不同而不同,粗粒土或砂性土的破裂面多呈直线形;细粒土或粘性土的破裂面多为圆弧形;滑坡的滑动面为不规则的折线或圆弧状。
这里将主要介绍边坡稳定性分析的基本原理以及在某些边界条件下边坡稳定的计算理论和方法。
(一)直线破裂面法化计算这类边坡稳定性分析采用直线破裂面法。
能形成直线破裂面的土类包括:均质砂性土坡;透水的砂、砾、碎石土;主要由内摩擦角控制强度的填土。
图 9 - 1 为一砂性边坡示意图,坡高 H ,坡角β,土的容重为γ,抗剪度指标为c、φ。
如果倾角α的平面AC面为土坡破坏时的滑动面,则可分析该滑动体的稳定性。
沿边坡长度方向截取一个单位长度作为平面问题分析。
图9-1 砂性边坡受力示意图已知滑体ABC重 W,滑面的倾角为α,显然,滑面 AC上由滑体的重量W= γ(ΔABC)产生的下滑力T和由土的抗剪强度产生的抗滑力Tˊ分别为:T=W · sina和则此时边坡的稳定程度或安全系数可用抗滑力与下滑力来表示,即为了保证土坡的稳定性,安全系数F s 值一般不小于 1.25 ,特殊情况下可允许减小到 1.15 。
对于C=0 的砂性土坡或是指边坡,其安全系数表达式则变为从上式可以看出,当α =β时,F s 值最小,说明边坡表面一层土最容易滑动,这时当 F s =1时,β=φ,表明边坡处于极限平衡状态。
此时β角称为休止角,也称安息角。
此外,山区顺层滑坡或坡积层沿着基岩面滑动现象一般也属于平面滑动类型。
这类滑坡滑动面的深度与长度之比往往很小。
当深长比小于 0.1时,可以把它当作一个无限边坡进行分析。
图 9-2表示一无限边坡示意图,滑动面位置在坡面下H深度处。
取一单位长度的滑动土条进行分析,作用在滑动面上的剪应力为,在极限平衡状态时,破坏面上的剪应力等于土的抗剪强度,即得式中N s =c/ γ H 称为稳定系数。
第三讲边坡稳定性计算全过程边坡是指地面或岩石的斜坡,由于地质、工程结构或人为因素等原因,边坡可能会发生滑坡、坍塌等不稳定现象,因此边坡稳定性计算是工程设计中的重要环节。
本文将介绍边坡稳定性计算的全过程。
边坡稳定性计算过程主要包括选取边坡几何参数、确定边坡承载力和应力状态、计算安全系数和稳定性分析。
首先,需要选取合适的边坡几何参数,包括边坡的高度、坡度、坡面角等。
这些参数对边坡的稳定性有着重要的影响,需要根据具体情况进行选取。
接下来,需要确定边坡的承载力和应力状态。
边坡的承载力是指边坡能够承受的最大荷载,其取决于边坡材料的强度特性。
根据土壤或岩石的强度参数,可以计算边坡的承载力。
应力状态是指边坡内部的应力分布情况,可以通过有限元分析或理论计算进行确定。
然后,需要进行边坡的安全系数计算。
安全系数是评价边坡稳定性的重要指标,是边坡承载力与作用在边坡上的力的比值。
通常,安全系数大于1时,表示边坡稳定;安全系数小于1时,表示边坡不稳定。
安全系数的计算可以使用理论方法、有限元分析或实测数据等多种方法。
最后,进行边坡稳定性分析。
边坡稳定性分析是根据边坡参数、承载力和应力状态,通过计算安全系数来评估边坡的稳定性。
在分析过程中,通常需要考虑边坡的剪切强度、抗滑稳定性、土体的重力等因素,并进行相应的计算。
边坡稳定性分析可以通过手算、计算软件或有限元分析等方法进行。
总结起来,边坡稳定性计算的全过程包括选取边坡几何参数、确定边坡承载力和应力状态、计算安全系数和稳定性分析。
在实际工程中,为了确保边坡的稳定性,需要进行细致的计算过程,并根据计算结果进行相应的工程设计和措施的采取。
一、边坡稳定性计算方法在边坡稳定计算方法中,通常采用整体的极限平衡方法来进行分析。
根据边坡不同破裂面形状而有不同的分析模式。
边坡失稳的破裂面形状按土质和成因不同而不同,粗粒土或砂性土的破裂面多呈直线形;细粒土或粘性土的破裂面多为圆弧形;滑坡的滑动面为不规则的折线或圆弧状。
这里将主要介绍边坡稳定性分析的基本原理以及在某些边界条件下边坡稳定的计算理论和方法。
(一)直线破裂面法所谓直线破裂面是指边坡破坏时其破裂面近似平面,在断面近似直线。
为了简化计算这类边坡稳定性分析采用直线破裂面法。
能形成直线破裂面的土类包括:均质砂性土坡;透水的砂、砾、碎石土;主要由内摩擦角控制强度的填土。
图 9 - 1 为一砂性边坡示意图,坡高 H ,坡角β,土的容重为γ,抗剪度指标为c、φ。
如果倾角α的平面AC面为土坡破坏时的滑动面,则可分析该滑动体的稳定性。
沿边坡长度方向截取一个单位长度作为平面问题分析。
已知滑体ABC重 W,滑面的倾角为α,显然,滑面 AC上由滑体的重量W= γ(Δ ABC)产生的下滑力T和由土的抗剪强度产生的抗滑力Tˊ分别为:T=W · sina和则此时边坡的稳定程度或安全系数可用抗滑力与下滑力来表示,即为了保证土坡的稳定性,安全系数F s 值一般不小于 1.25 ,特殊情况下可允许减小到 1.15 。
对于C=0 的砂性土坡或是指边坡,其安全系数表达式则变为从上式可以看出,当α =β时,F s 值最小,说明边坡表面一层土最容易滑动,这时图9-1 砂性边坡受力示意图当 F s =1时,β=φ,表明边坡处于极限平衡状态。
此时β角称为休止角,也称安息角。
此外,山区顺层滑坡或坡积层沿着基岩面滑动现象一般也属于平面滑动类型。
这类滑坡滑动面的深度与长度之比往往很小。
当深长比小于 0.1时,可以把它当作一个无限边坡进行分析。
图 9-2表示一无限边坡示意图,滑动面位置在坡面下H深度处。
取一单位长度的滑动土条进行分析,作用在滑动面上的剪应力为,在极限平衡状态时,破坏面上的剪应力等于土的抗剪强度,即得式中N s =c/ γ H 称为稳定系数。
平面、折线滑动法边坡稳定性计算书计算依据:1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-20122、《建筑边坡工程技术规范》GB50330-20023、《建筑施工计算手册》江正荣编著一、基本参数边坡稳定计算方式折线滑动法边坡工程安全等级三级边坡边坡土体类型填土土的重度γ(KN/m3) 20土的内摩擦角φ(°)15 土的粘聚力c(kPa) 12边坡高度H(m) 11.862 边坡斜面倾角α(°)40坡顶均布荷载q(kPa) 0.2二、边坡稳定性计算计算简图滑动面参数滑动面序号滑动面倾角θi(°)滑动面对应竖向土条宽度bi(m)1 35 5.672 35 5.63 35 5.67土条面积计算:R1=(G1+qb1)cosθ1×tanφ+c×l1=(156.213+0.2×2.803)×cos(35°)×tg(15°)+12×6.922=117.474 kN/mT1=(G1+ qb1)sinθ1 =(156.213+0.2×2.803)×sin(35°)=89.922 kN/mR2=(G2+qb2)cosθ2×tanφ+c×l2=(131.759+0.2×0)×cos(35°)×tg(15°)+12×6.836=110.952 kN/mT2=(G2+ qb2)sinθ2 =(131.759+0.2×0)×sin(35°)=75.574 kN/mR3=(G3+qb3)cosθ3×tanφ+c×l3=(44.652+0.2×0)×cos(35°)×tg(15°)+12×6.922=92.865kN/mT3=(G3+ qb3)sinθ3 =(44.652+0.2×0)×sin(35°)=25.611 kN/mK s=(∑R iψiψi+1...ψn-1+R n)/(∑T iψiψi+1...ψn-1+T n),(i=1,2,3,...,n-1)第i块计算条块剩余下滑推力向第i+1计算条块的传递系数为:ψi=cos(θi-θi+1)-sin(θi-θi+1)×tanφiK s=(∑R iψiψi+1...ψn-1+R n)/(∑T iψiψi+1...ψn-1+T n)=(117.474×1×1+110.952×1+92.865)/(89.922×1×1+75.574×1+25.611)=1.681≥1.25满足要求!。
1、一号边坡稳定计算------------------------------------------------------------------------ 计算项目: 1、一号边坡稳定计算------------------------------------------------------------------------ [计算简图][控制参数]:采用规范: 建筑边坡工程技术规范(50330--2002)计算目标: 安全系数计算滑裂面形状: 圆弧滑动法不考虑地震[坡面信息]坡面线段数 6坡面线号水平投影(m) 竖直投影(m) 超载数1 15.000 10.000 02 2.000 0.000 03 15.000 10.000 04 2.000 0.000 05 10.500 7.000 06 15.000 1.000 0[土层信息]上部土层数 1层号定位重度饱和重度层顶线孔隙水压高(m) (kN/m3) (kN/m3) 倾角(度) 力系数1 27.000 19.000 20.000 0.000 ---层号粘聚力内摩擦角水下粘聚水下内摩(kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度)1 10.000 28.000 10.000 25.000层号十字板τ 强度增十字板τ水强度增长系(kPa) 长系数下值(kPa) 数水下值1 --- --- --- ---================================================================下部土层数 1层号定位重度饱和重度层顶线孔隙水压高(m) (kN/m3) (kN/m3) 倾角(度) 力系数深(m) (kN/m3) (kN/m3) 倾角(度) 系数1 10.000 19.000 20.000 0.000 ---层号粘聚力内摩擦角水下粘聚水下内摩(kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度)1 10.000 28.000 10.000 25.000层号十字板τ 强度增十字板τ水强度增长系(kPa) 长系数下值(kPa) 数水下值1 --- --- --- ---不考虑水的作用[筋带信息]采用锚杆锚杆道数: 13筋带力调整系数: 1.000筋带号距地面水平间距总长度倾角材料抗拉锚固段锚固段粘结强法向力发高度(m) (m) (m) (度) 力(kN) 长度(m) 周长(m) 度(kPa) 挥系数1 1.00 3.00 3.00 25.00 100.00 3.00 0.31 60.00 0.002 3.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.503 5.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.504 7.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.505 9.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.506 11.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.507 13.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.508 15.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.509 17.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.5010 19.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.5011 21.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.5012 23.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.5013 25.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.50[计算条件]圆弧稳定分析方法: Bishop法土条重切向分力与滑动方向反向时: 当下滑力对待稳定计算目标: 自动搜索最危险滑裂面条分法的土条宽度: 2.000(m)搜索时的圆心步长: 2.000(m)搜索时的半径步长: 1.000(m)------------------------------------------------------------------------计算结果:------------------------------------------------------------------------[计算结果图]最不利滑动面:滑动圆心 = (-8.960,72.800)(m)滑动半径 = 73.349(m)滑动安全系数 = 1.25≥1.25,符合《建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)》二级边坡安全要求。
边坡稳定性分析计算边坡岩、土体在一定坡高和坡角条件下的稳定程度。
按照成因,边坡分为天然斜坡和人工边坡两类,后者又分为开挖边坡和堤坝边坡等。
按照物质组成,边坡分为岩体边坡、土体边坡,以及岩、土体复合边坡3种。
按照稳定程度,分为稳定边坡、不稳定边坡,以及极限平衡状态边坡。
不稳定的天然斜坡和设计坡角过大的人工边坡,在岩、土体重力,水压力,振动力以及其他外力作用下,常发生滑动或崩塌破坏。
大规模的边坡岩、土体破坏能引起交通中断,建筑物倒塌,江河堵塞,水库淤填,给人民生命财产带来巨大损失。
研究边坡稳定性的目的,在于预测边坡失稳的破坏时间、规模,以及危害程度,事先采取防治措施,减轻地质灾害,使人工边坡的设计达到安全、经济的目的。
1、等厚土层土坡稳定计算------------------------------------------------------------------------[控制参数]:采用规范: 通用方法计算目标: 安全系数计算滑裂面形状: 圆弧滑动法不考虑地震[坡面信息]坡面线段数 2坡面线号水平投影(m) 竖直投影(m) 超载数1 10.000 8.000 02 10.000 0.000 1超载1 距离2.000(m) 宽6.000(m) 荷载(50.00--50.00kPa) 270.00(度)[土层信息]上部土层数 1层号层厚重度饱和重度粘聚力内摩擦角水下粘聚水下内摩十字板强度增十字板羲强度增长系全孔压(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度) (kPa) 长系数下值(kPa) 数水下值系数1 50.000 18.000 --- 10.000 25.000 --- --- --- --- --- --- ---下部土层数 2层号层厚重度饱和重度粘聚力内摩擦角水下粘聚水下内摩十字板强度增十字板羲强度增长系全孔压(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度) (kPa) 长系数下值(kPa) 数水下值系数1 4.000 18.000 --- 10.000 25.000 --- --- --- --- --- --- ---2 40.000 18.000 --- 10.000 25.000 --- --- --- --- --- --- ---不考虑水的作用[计算条件]圆弧稳定分析方法: 瑞典条分法土条重切向分力与滑动方向反向时: 当下滑力对待稳定计算目标: 给定圆心、半径计算安全系数条分法的土条宽度: 1.000(m)圆心X坐标: 5.000(m)圆心Y坐标: 12.000(m)半径: 15.000(m)------------------------------------------------------------------------计算结果:------------------------------------------------------------------------ 滑动圆心 = (5.000,12.000)(m)滑动半径 = 15.000(m)滑动安全系数 = 1.551起始x 终止x li Ci 謎条实重浮力地震力渗透力附加力X 附加力Y 下滑力抗滑力(m) (m) (度) (m) (kPa) (度) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN)---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4.000 -3.200 -35.004 0.98 10.00 25.00 4.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -2.31 11.31-3.200 -2.400 -31.349 0.94 10.00 25.00 11.58 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -6.02 13.98-2.400 -1.600 -27.832 0.90 10.00 25.00 18.13 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.46 16.52-1.600 -0.800 -24.426 0.88 10.00 25.00 23.78 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -9.83 18.89-0.800 -0.000 -21.109 0.86 10.00 25.00 28.62 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -10.31 21.030.000 0.909 -17.649 0.95 10.00 25.00 43.37 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -13.15 28.810.909 1.818 -14.037 0.94 10.00 25.00 59.50 0.00 0.00 0.000.00 0.00 -14.43 36.291.8182.727 -10.481 0.92 10.00 25.00 74.63 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -13.58 43.472.7273.636 -6.965 0.92 10.00 25.00 88.82 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -10.77 50.273.6364.545 -3.476 0.91 10.00 25.00 102.08 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -6.19 56.624.5455.455 -0.000 0.91 10.00 25.00 114.43 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 62.455.4556.364 3.476 0.91 10.00 25.00 125.88 0.00 0.00 0.00 0.00 0.007.63 67.706.3647.273 6.965 0.92 10.00 25.00 136.42 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 16.54 72.317.273 8.182 10.481 0.92 10.00 25.00 146.04 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 26.56 76.218.182 9.091 14.037 0.94 10.00 25.00 154.70 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 37.52 79.369.091 10.000 17.649 0.95 10.00 25.00 162.38 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 49.23 81.7010.000 10.800 21.109 0.86 10.00 25.00 143.82 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 51.80 71.1410.800 11.600 24.426 0.88 10.00 25.00 138.98 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 57.47 67.8011.600 12.400 27.832 0.90 10.00 25.00 133.33 0.00 0.00 0.00 0.00 20.00 71.58 72.2712.400 13.200 31.349 0.94 10.00 25.00 126.78 0.00 0.00 0.00 0.00 40.00 86.77 75.7813.200 14.000 35.004 0.98 10.00 25.00 119.23 0.00 0.00 0.00 0.00 40.00 91.34 70.5914.000 14.909 39.109 1.17 10.00 25.00 124.91 0.00 0.00 0.00 0.00 45.47 107.48 73.3714.909 15.819 43.753 1.26 10.00 25.00 111.73 0.00 0.00 0.00 0.00 45.47 108.72 65.5515.819 16.728 48.797 1.38 10.00 25.00 96.10 0.00 0.00 0.00 0.00 45.47 106.52 57.3016.728 17.638 54.421 1.56 10.00 25.00 77.20 0.00 0.00 0.00 0.00 45.47 99.77 48.9217.638 18.547 60.992 1.88 10.00 25.00 53.36 0.00 0.00 0.00 0.00 18.11 62.50 34.9318.547 19.457 69.555 2.61 10.00 25.00 19.97 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 18.71 29.32总的下滑力 = 905.096(kN)总的抗滑力 = 1403.885(kN)土体部分下滑力 = 905.096(kN)土体部分抗滑力 = 1403.885(kN)筋带在滑弧切向产生的抗滑力 = 0.000(kN)筋带在滑弧法向产生的抗滑力= 0.000(kN)2、倾斜土层土坡稳定计算------------------------------------------------------------------------[控制参数]:采用规范: 通用方法计算目标: 安全系数计算滑裂面形状: 圆弧滑动法不考虑地震[坡面信息]坡面线段数 2坡面线号水平投影(m) 竖直投影(m) 超载数1 10.000 8.000 02 10.000 0.000 1超载1 距离2.000(m) 宽6.000(m) 荷载(50.00--50.00kPa) 270.00(度)[土层信息]上部土层数 3层号定位高重度饱和重度粘聚力内摩擦角水下粘聚水下内摩十字板强度增十字板羲强度增长系层底线倾全孔压度(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度) (kPa) 长系数下值(kPa) 数水下值角(度) 系数1 2.000 18.000 --- 10.000 25.000 --- --- --- --- --- --- 2.000 ---2 4.000 18.000 --- 10.000 25.000 --- --- --- --- --- --- -3.000 ---3 7.000 18.000 --- 10.000 25.000 --- --- --- --- --- --- 2.000 ---下部土层数 3层号定位深重度饱和重度粘聚力内摩擦角水下粘聚水下内摩十字板强度增十字板羲强度增长系层顶线倾全孔压度(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度) (kPa) 长系数下值(kPa) 数水下值角(度) 系数1 4.000 18.000 --- 10.000 25.000 --- --- --- --- --- --- -3.000 ---2 6.000 18.000 --- 10.000 25.000 --- --- --- --- --- --- 5.000 ---3 9.000 18.000 --- 10.000 25.000 --- --- --- --- --- --- 4.000 ---不考虑水的作用[计算条件]圆弧稳定分析方法: 瑞典条分法土条重切向分力与滑动方向反向时: 当下滑力对待稳定计算目标: 给定圆心、半径计算安全系数条分法的土条宽度: 1.000(m)圆心X坐标: 5.000(m)圆心Y坐标: 12.000(m)半径: 15.000(m)------------------------------------------------------------------------计算结果:------------------------------------------------------------------------ 滑动圆心 = (5.000,12.000)(m)滑动半径 = 15.000(m)滑动安全系数 = 1.551起始x 终止x li Ci 謎条实重浮力地震力渗透力附加力X 附加力Y 下滑力抗滑力(m) (m) (度) (m) (kPa) (度) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN)---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4.000 -3.200 -35.004 0.98 10.00 25.00 4.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -2.31 11.31-3.200 -2.400 -31.349 0.94 10.00 25.00 11.58 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -6.02 13.98-2.400 -1.600 -27.832 0.90 10.00 25.00 18.13 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.46 16.52-1.600 -0.800 -24.426 0.88 10.00 25.00 23.78 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -9.83 18.89-0.800 -0.000 -21.109 0.86 10.00 25.00 28.62 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -10.31 21.030.000 0.833 -17.799 0.88 10.00 25.00 39.14 0.00 0.00 0.000.833 1.667 -14.484 0.86 10.00 25.00 52.76 0.00 0.00 0.000.00 0.00 -13.20 32.431.6672.500 -11.217 0.85 10.00 25.00 65.61 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -12.76 38.512.5003.333 -7.987 0.84 10.00 25.00 77.73 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -10.80 44.313.3334.167 -4.782 0.84 10.00 25.00 89.13 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -7.43 49.784.1675.000 -1.592 0.83 10.00 25.00 99.83 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -2.77 54.875.000 5.938 1.792 0.94 10.00 25.00 124.21 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 3.88 67.275.9386.875 5.382 0.94 10.00 25.00 135.87 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 12.74 72.506.8757.8138.994 0.95 10.00 25.00 146.53 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 22.91 76.987.813 8.750 12.642 0.96 10.00 25.00 156.16 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 34.18 80.668.750 9.375 15.718 0.65 10.00 25.00 108.96 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 29.52 55.409.375 10.000 18.214 0.66 10.00 25.00 112.44 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 35.15 56.3910.000 10.800 21.109 0.86 10.00 25.00 143.82 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 51.80 71.1410.800 11.600 24.426 0.88 10.00 25.00 138.98 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 57.47 67.8011.600 12.400 27.832 0.90 10.00 25.00 133.33 0.00 0.00 0.00 0.00 20.00 71.58 72.2712.400 13.200 31.349 0.94 10.00 25.00 126.78 0.00 0.00 0.00 0.00 40.00 86.77 75.7813.200 14.000 35.004 0.98 10.00 25.00 119.23 0.00 0.00 0.00 0.00 40.00 91.34 70.5914.000 14.874 39.020 1.13 10.00 25.00 120.33 0.00 0.00 0.00 0.00 43.72 103.28 70.6914.874 15.749 43.471 1.21 10.00 25.00 108.23 0.00 0.00 0.00 0.00 43.72 104.54 63.4715.749 16.531 48.007 1.17 10.00 25.00 84.90 0.00 0.00 0.00 0.00 39.13 92.18 50.3916.531 17.314 52.709 1.29 10.00 25.00 71.55 0.00 0.00 0.00 0.00 39.13 88.05 44.1917.314 18.096 57.997 1.48 10.00 25.00 55.49 0.00 0.00 0.00 0.00 34.32 76.16 36.9618.096 19.010 64.945 2.16 10.00 25.00 38.44 0.00 0.00 0.0019.010 19.457 71.802 1.43 10.00 25.00 5.46 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 5.19 15.10总的下滑力 = 905.681(kN)总的抗滑力 = 1404.536(kN)土体部分下滑力 = 905.681(kN)土体部分抗滑力 = 1404.536(kN)筋带在滑弧切向产生的抗滑力 = 0.000(kN)筋带在滑弧法向产生的抗滑力= 0.000(kN)3、复杂土层土坡稳定计算------------------------------------------------------------------------[控制参数]:采用规范: 通用方法计算目标: 安全系数计算滑裂面形状: 圆弧滑动法不考虑地震[坡面信息]坡面线段数 2坡面线号水平投影(m) 竖直投影(m) 超载数1 10.000 8.000 02 10.000 0.000 1超载1 距离2.000(m) 宽6.000(m) 荷载(50.00--50.00kPa) 270.00(度)[土层信息]坡面节点数 3编号 X(m) Y(m)0 0.000 0.000-1 10.000 8.000-2 20.000 8.000附加节点数 7编号 X(m) Y(m)1 -6.000 -5.0002 9.000 -6.0003 8.000 2.0004 20.000 -6.0005 15.000 3.0006 25.000 5.0007 -8.000 0.000不同土性区域数 5区号重度饱和重度粘聚力内摩擦角水下粘聚水下内摩十字板强度增十字板羲强度增长系全孔压节点编号(kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度) (kPa) 长系数下值(kPa) 数水下值系数1 18.000 --- 10.000 25.000 --- --- --- --- --- --- --- (0,7,1,2,3,)2 18.000 --- 10.000 25.000 --- --- --- --- --- --- --- (2,4,5,3,)3 18.000 --- 10.000 25.000 --- --- --- --- --- --- --- (0,3,-1,)4 18.000 --- 10.000 25.000 --- --- --- --- --- --- --- (3,5,-2,-1,)5 18.000 --- 10.000 25.000 --- --- --- --- --- --- --- (5,4,6,-2,)不考虑水的作用[计算条件]圆弧稳定分析方法: 瑞典条分法土条重切向分力与滑动方向反向时: 当下滑力对待稳定计算目标: 给定圆心、半径计算安全系数条分法的土条宽度: 1.000(m)圆心X坐标: 5.000(m)圆心Y坐标: 12.000(m)半径: 15.000(m)------------------------------------------------------------------------计算结果:------------------------------------------------------------------------ 滑动圆心 = (5.000,12.000)(m)滑动半径 = 15.000(m)滑动安全系数 = 1.550起始x 终止x li Ci 謎条实重浮力地震力渗透力附加力X 附加力Y 下滑力抗滑力(m) (m) (度) (m) (kPa) (度) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN)---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4.000 -3.200 -35.004 0.98 10.00 25.00 4.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -2.31 11.31-3.200 -2.400 -31.349 0.94 10.00 25.00 11.58 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -6.02 13.98-2.400 -1.600 -27.832 0.90 10.00 25.00 18.13 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.46 16.52-1.600 -0.800 -24.426 0.88 10.00 25.00 23.78 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -9.83 18.89-0.800 -0.000 -21.109 0.86 10.00 25.00 28.62 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -10.31 21.030.000 0.889 -17.689 0.93 10.00 25.00 42.23 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -12.83 28.090.889 1.778 -14.156 0.92 10.00 25.00 57.67 0.00 0.00 0.000.00 0.00 -14.10 35.241.7782.667 -10.677 0.90 10.00 25.00 72.18 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -13.37 42.122.6673.556 -7.237 0.90 10.00 25.00 85.80 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -10.81 48.653.5564.444 -3.824 0.89 10.00 25.00 98.56 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -6.57 54.774.4445.333 -0.425 0.89 10.00 25.00 110.47 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -0.82 60.405.3336.222 2.974 0.89 10.00 25.00 121.53 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 6.30 65.506.2227.111 6.382 0.89 10.00 25.00 131.74 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 14.64 70.007.111 8.000 9.814 0.90 10.00 25.00 141.09 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 24.05 73.858.000 8.571 12.655 0.59 10.00 25.00 95.20 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 20.86 49.178.571 9.286 15.187 0.74 10.00 25.00 123.64 0.00 0.00 0.000.00 0.00 32.39 63.059.286 10.000 18.036 0.75 10.00 25.00 128.25 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 39.71 64.3810.000 10.833 21.178 0.89 10.00 25.00 149.71 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 54.09 74.0310.833 11.667 24.637 0.92 10.00 25.00 144.42 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 60.20 70.3811.667 12.500 28.194 0.95 10.00 25.00 138.21 0.00 0.00 0.00 0.00 25.00 77.11 76.5312.500 13.333 31.874 0.98 10.00 25.00 130.97 0.00 0.00 0.00 0.00 41.67 91.16 78.1813.333 14.167 35.709 1.03 10.00 25.00 122.59 0.00 0.00 0.00 0.00 41.67 95.87 72.4614.167 15.000 39.740 1.08 10.00 25.00 112.90 0.00 0.00 0.00 0.00 41.67 98.82 66.2615.000 15.789 43.903 1.10 10.00 25.00 96.62 0.00 0.00 0.00 0.00 39.46 94.36 56.6815.789 16.646 48.464 1.29 10.00 25.00 91.58 0.00 0.00 0.00 0.00 42.85 100.62 54.4916.646 17.503 53.699 1.45 10.00 25.00 75.12 0.00 0.00 0.00 0.00 42.85 95.07 47.0517.503 18.360 59.711 1.70 10.00 25.00 54.81 0.00 0.00 0.00 0.00 24.84 68.78 35.7318.360 19.217 67.182 2.21 10.00 25.00 27.79 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 25.61 27.1419.217 19.457 72.970 0.82 10.00 25.00 1.69 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.62 8.42总的下滑力 = 905.809(kN)总的抗滑力 = 1404.302(kN)土体部分下滑力 = 905.809(kN)土体部分抗滑力 = 1404.302(kN)筋带在滑弧切向产生的抗滑力 = 0.000(kN)筋带在滑弧法向产生的抗滑力= 0.000(kN)。
路基边坡稳定性分析本设计计算内容为广西梧州绕城高速公路东段k15+400~k16+800路段中出现的最大填方路段。
该路堤边坡高22m,路基宽26m,需要进行边坡稳定性验算。
1.确定本设计计算的基本参数本段路段路堤边坡的土为粘性土,根据《公路路基设计规范》,取土的容重γ=18.5kN/m³,粘聚力C=20kpa,内摩擦角C=24º,填土的内摩擦系数ƒ=tan24º=0.445。
2.行车荷载当量高度换算高度为:25500.8446(m)5.512.818.5NQhBLλ⨯===⨯⨯h0—行车荷载换算高度;L—前后轮最大轴距,按《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)规定对于标准车辆荷载为12.8m;Q—一辆车的重力(标准车辆荷载为550kN);N—并列车辆数,双车道N=2,单车道N=1;γ—路基填料的重度(kN/m3);B—荷载横向分布宽度,表示如下:(N1)m dB Nb=+-+式中:b—后轮轮距,取1.8m;m—相邻两辆车后轮的中心间距,取1.3m;d—轮胎着地宽度,取0.6m。
3. Bishop法求稳定系数K3.1 计算步骤:(1)按4.5H 法确定滑动圆心辅助线。
由表查得β1=26°,β2 =35°及荷载换算为土柱高度h0 =0.8446(m),得G点。
a .由坡脚A 向下引竖线,在竖线上截取高度H=h+h0(h 为边坡高度,h0 为换算土层高)b.自G 点向右引水平线,在水平线上截取4.5H,得E 点。
根据两角分别自坡角和左点作直线相交于F 点,EF 的延长线即为滑动圆心辅助线。
c.连接边坡坡脚A 和顶点B ,求得AB 的斜度i=1/1.5,据此查《路基路面工程》表4-1得β1,β2。
图1(4.5H 法确定圆心)(2)在CAD 上绘出五条不同的位置的滑动曲线 (3)将圆弧范围土体分成若干段。
(4)利用CAD 功能读取滑动曲线每一分段中点与圆心竖曲线之间的偏角αi (圆心竖曲线左侧为负,右侧为正)以及每分段的面积S i 和弧长L i ; (5)计算稳定系数:首先假定两个条件:a,忽略土条间的竖向剪切力X i 及X i+1 作用;b,对滑动面上的切向力T i 的大小做了规定。
slide边坡稳定计算Slide边坡稳定计算引言:边坡工程是土木工程中的重要部分,其稳定性对于保障工程安全具有至关重要的作用。
Slide边坡稳定计算是一种常用的方法,用于评估边坡的稳定性。
本文将介绍Slide边坡稳定计算的基本原理和步骤,并通过实例加以说明。
一、Slide边坡稳定计算原理Slide边坡稳定计算是基于平衡理论的,主要通过计算边坡上各种力的平衡关系来确定边坡的稳定性。
具体而言,计算过程主要包括以下几个步骤:1. 确定边坡的几何参数:包括边坡的高度、坡度、边坡面的形状等。
这些参数将用于后续的力学计算。
2. 确定边坡上的力:包括重力、土体自重、水力、地震力等。
其中,重力是边坡稳定性计算的基础,其他力的计算需要根据具体情况进行。
3. 确定边坡上的抗力:包括土体的抗剪强度、摩擦力等。
这些抗力将会与边坡上的力进行平衡,并决定边坡的稳定性。
4. 进行力的平衡计算:将边坡上的力与抗力进行比较,判断边坡的稳定性。
具体而言,可以通过计算边坡的安全系数来评估其稳定性,安全系数越大,边坡越稳定。
二、Slide边坡稳定计算步骤Slide边坡稳定计算通常包括以下几个步骤:1. 收集边坡资料:包括边坡的几何参数、土体性质、水文地质条件等。
这些资料将用于后续的力学计算。
2. 确定边坡上的力:根据边坡的几何参数和土体性质,计算边坡上的重力、土体自重、水力、地震力等力的大小。
3. 确定边坡上的抗力:根据土体的抗剪强度、摩擦力等参数,计算边坡上的抗力大小。
4. 进行力的平衡计算:将边坡上的力与抗力进行平衡计算,得出边坡的安全系数。
5. 分析边坡的稳定性:根据边坡的安全系数,判断边坡的稳定性。
当安全系数大于1时,边坡稳定;当安全系数小于1时,边坡不稳定。
三、实例分析以某高速公路边坡为例,其几何参数如下:边坡高度为30米,坡度为1:1.5,边坡面为平直形。
土体的抗剪强度为20kPa,摩擦角为30°。
根据这些参数,进行Slide边坡稳定计算。
二级道路边坡计算公式一、引言。
道路边坡是指道路两侧的土方边坡,它的稳定性直接关系到道路的使用寿命和安全性。
在道路工程设计中,对于边坡的计算和设计是非常重要的一部分。
本文将介绍二级道路边坡计算公式,以及相关的计算方法和注意事项。
二、二级道路边坡计算公式。
在进行二级道路边坡计算时,需要考虑多个因素,包括土壤的性质、边坡的坡度、降雨等。
一般来说,边坡的稳定性可以通过计算边坡的抗滑稳定系数来进行评估。
边坡的抗滑稳定系数可以通过以下公式来计算:Fs = (cN + Σ(Wsinα)) / (Wcosα)。
其中,Fs为边坡的抗滑稳定系数,c为土壤的内摩擦角,N为土壤的凝聚力,W为地表作用力,α为边坡的坡度角度。
在进行边坡计算时,需要首先确定土壤的内摩擦角和凝聚力,这些参数可以通过实验室测试或者现有的土壤资料来获取。
然后需要计算地表作用力W,这可以通过边坡上的土壤重量和附加荷载来进行估算。
最后,根据边坡的坡度角度α,可以计算出边坡的抗滑稳定系数Fs。
通过计算边坡的抗滑稳定系数,可以评估边坡的稳定性,从而确定是否需要采取进一步的加固措施。
如果边坡的抗滑稳定系数小于1,则表示边坡不稳定,需要采取加固措施;如果边坡的抗滑稳定系数大于1,则表示边坡稳定,可以继续使用。
三、二级道路边坡计算方法。
在进行二级道路边坡计算时,需要按照以下步骤进行:1. 收集土壤资料,首先需要收集边坡所在地区的土壤资料,包括土壤的内摩擦角、凝聚力等参数。
2. 确定边坡坡度,根据实际情况确定边坡的坡度角度α。
3. 计算地表作用力,根据边坡上的土壤重量和附加荷载来计算地表作用力W。
4. 计算抗滑稳定系数,根据上述公式计算边坡的抗滑稳定系数Fs。
5. 评估边坡稳定性,根据计算得到的抗滑稳定系数Fs,评估边坡的稳定性,并确定是否需要采取加固措施。
四、二级道路边坡计算注意事项。
在进行二级道路边坡计算时,需要注意以下几点:1. 土壤参数的准确性,土壤的内摩擦角和凝聚力是边坡计算的重要参数,需要通过实验室测试或者现有的土壤资料来获取,确保准确性。
30米高边坡稳定计算书全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:30米高边坡稳定计算书一、工程基本资料:工程名称:某某工程边坡稳定计算工程地点:某某市工程规模:30米高边坡二、边坡稳定计算依据:1. 《公路岩土工程设计规范》(JTG D30-2014)2. 《地质灾害防治工程技术规范》(GB 50262-2017)三、边坡工程简介:某某工程位于某某市,边坡高度为30米,采用自然坡形态。
工程处于山区地质环境,地质条件较为复杂,存在一定的地质灾害风险,因此需要对边坡进行稳定计算,确保工程施工和使用安全。
四、边坡稳定计算步骤:1. 地质勘察:通过地质勘察,获取边坡的地质信息和岩土参数,包括地层分布、岩石性质、倾角、节理裂隙分布等。
2. 边坡稳定性分析:采用土力学理论和工程力学方法,对边坡进行稳定分析,确定最不利工况下的边坡稳定性。
3. 边坡设计:根据边坡稳定性分析结果,设计相应的边坡支护和加固措施,确保边坡稳定。
4. 施工监测:在施工过程中,对边坡进行实时监测,及时发现和处理边坡变形异常情况,确保工程施工安全。
五、边坡稳定计算内容:1. 边坡稳定性分析:采用土力学理论和工程力学方法,计算边坡的稳定性指标,包括安全系数、抗滑稳定系数、抗倾覆稳定系数等。
2. 边坡荷载计算:根据边坡的设计荷载及地质条件,计算边坡承载能力和变形。
3. 边坡支护设计:根据边坡稳定性分析结果,设计相应的边坡支护结构,包括挡土墙、锚杆、钢筋混凝土桩等。
4. 边坡排水设计:设计边坡的排水系统,有效降低边坡土体含水量,提高边坡稳定性。
5. 边坡监测方案:制定边坡施工和使用期间的监测方案,对边坡变形及时监测,确保边坡稳定。
六、边坡稳定计算结果:根据边坡稳定性分析,边坡在设计荷载作用下,安全系数满足要求,边坡稳定性良好。
设计的边坡支护和加固措施可以有效提高边坡的稳定性,确保工程施工和使用安全。
七、结论与建议:通过本次边坡稳定计算,对边坡的稳定性进行了全面分析和设计,提出了适当的支护和加固措施。
边坡稳定性计算
边坡稳定性计算方法
第一节概述
边坡稳定性问题一直是边坡工程中的一个重要研究内容。
它涉及铁道工程、公路工程、水电丁程、矿山工程等诸多工程领域,能否正确评价其稳定性直接关系到建设的资金投入和人民的生命财产安全。
边坡稳定性分析方法很多,不同的方法又各具特点,有一定的适用条件。
根据具体的边坡工程地质条件,具体地分析目的与精度要求,合理有效地选用与之相适应的边坡稳定性分析方法,是一项很重要的工作。
边坡稳定性分析的一般步骤为实际边坡一力学模型一数学模型—计算方法一结论。
其杨心内容是力学模型、数学模型和计算方法的研究,即边坡稳定性分析方法的研究?一般来说,边坡稳定性分
析方法可分为三大类: 定量分析方法、定性分析方法和非确定性分析方法,定量分析方法主要包括极限平衡分析法、有限单元法、无单元法、离散单元法、快速拉格朗日法、DDA法、流形元法、遗传进化算法、人工神经网络评价法等;定性分析方
法主要包括范例推理评价法、专家系统等; 非确定分析方法主要包括模糊综合评价法、可靠度评价法、灰色系统评价法等。
其中,定量分析方法中的极限平衡分析法是目前较为常用的方法,该方法具有模型简单、计算公式简捷、可以解决各种复杂削面形状、能考虑各种加载形式的优点,因此得到广泛的应用。
、边坡稳定性的基本概念
边坡系指具有倾斜坡面的土体。
由于土坡表面倾斜,在本身重量及其他外力作用下,整个土体都有从高处向低处滑动的趋势,如果土体内部某一个面上的滑动力超过土体抵抗滑动的能力,就会发生滑坡。
在工程建设中,常见的边坡失稳破坏有两种类型: 一种是天然边坡由于水流冲刷、地壳运动或人类活动破坏了它原来的地
质条件而产生失稳破坏,通常用地质条件对比法来衡量其稳定的程度; 另一种是人工开挖或填筑的人工土坡,由于设计的坡度太陡,或工作条件的变化改变了土体内部的应力状态,使局部地区的剪切破坏,发展成一条连贯的剪切破坏面,土体的稳定平衡状态遭到破坏,因而发生边坡失稳破坏,本章主要讨论后一种边坡的稳定性问题。
在工程设计中,判断边坡稳定性的大小习惯上采用边坡稳定安全系数来衡量。
最初的安全系数概念来源于极限平衡法中的条分法,是用滑裂面上全部抗滑力矩与滑动力矩之比来定义的,20世纪50 年代,毕肖普等明确了土坡稳定安全系数的定
义,将土坡稳定安全系数芦,定义为沿整个滑裂面的抗剪强度Tf与实际产生的剪
应力,之比,即
Fs, T 1/ T (2 —1)
这不仅使安全系数的物理意义更加明确,而且使用范围更加广泛。
按照上述边坡稳定
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性概念,Fs>1 时,边坡稳定;Fs<l 时,边坡失稳;Fs,l 时,边坡处于临界状态。
、边坡稳定性分析的基本理论
边坡稳定分析的方法很多,本章主要介绍应用较多的极限平衡理论中的条分法。
条分法以极限平衡理论为基础,由瑞典人彼得森(K(E(Petterson) 在1916年提出,20 世纪30~40年代经过费伦纽斯(WFellennius) 和泰勒(D(W(taylor) 等人的不断改进,直至1954年简布(凡Janbu)提出了普遍条分法的基本原理,1955年毕肖普明确了土坡稳定安全系数,使该方法在目前的工程界成为普遍采用的方法。
极限平衡理论的主要思想是将滑动土体进行条分,根据极限状态下土条受力和力矩平衡来分析边坡的稳定性。
根据对平衡方程组增设的边界条件不同,又分为如下几种方法: 瑞典条分法,简化毕肖普(Bishop)法,简
布普遍条分法等。
条分法的基本理论如下
将滑动土体竖向分为n 个土条,在其中任取1 条记为第i 条,如图2—l 所示,其上作用的已知力有:土条本身重量Wi,水平作用力(例如地震惯性力)Q,作
用于土条两侧的孔隙压力(水压力)UJ及U,以及作用于土条底部的孔隙压力Ui。
另外,当滑裂面形状确定以后,土条的有关几何尺寸如底部坡角ai,底长A以及滑
裂面上的强度指标ci 、tail 社也都是定值。
因此,对整个滑动土体来说,为了达到力的平衡,我们所要求的未知量如下
1(每一土条底部的有效法向反力Mi,共n个;
2(安全系数F,(按安全系数的定义,每一土条底部的切向力Ti 可用法向力Ni
及Fs求出),1个;
3(两相邻土条分界面上的法向条间力旦,共n--1 个;
乙两相邻土条分界面上的切向条间力Xi(或Xi与Ei的交角0 i),共n —1个;
5(每一土条底部TI及Ni合力作用点位置ai,共n个;
6(两相邻土条条间力Xi 及Ei 合力作用点位置zi ,共n--1 个。
这样,共计有5n--2 个未知量,而我们所能得到的只有各土条水平向及垂直向力的平衡以及力矩平衡3n个方程,因此,土坡的稳定分析问题实际上是一个高次
超静定问题。
如果把土条取得极薄,土条底部Ti,及Ni合力作用点可近似认为作
用于土条底部的中点,
土压力的计算
第一节概述
、支挡结构上的土压力和滑坡推力
作用在支挡结构上的荷载主要是土压力和滑坡推力。
对于填方工程而言(图3—
Id),作用于支挡结构上的主要荷载是填土和填土表面上的外荷载给墙背或墙面系
所产生的侧向土压力E;对于挖方工程而言(图3—1b),若在土体或碎裂状或散体结
构岩体中开挖低矮边坡时,作用于支挡结构(例如土钉墙)上的主要荷载仍然是土压力;对于用抗滑桩、预应力锚索抗滑桩等支挡结构加固的高陡边坡,其主要荷载是部分坡体沿滑面所产生的滑坡推力户,这种滑面可能是坡体内原有的软弱结构面或开挖诱发的潜在滑面。
正确、合理地确定土压力和滑坡推力的大小、方向、作用点
以及对支挡结构作用的规律,这是支挡结构设计的关键问题。
土压力的计算是一个复杂的问题,它涉及到填料、墙身和地基三者之间的共同作用。
土压力的性质和大小与墙身的位移、墙高和墙后填土的性质等有关。
根据墙的位移方向和大小,作用在墙背上的土压力可分为主动土压力、静止土压力和被动土压力三种。
其中主动土压力最小,被动土压力最大,静止土压力则介于两者之间。
它们与墙身位移之间的关系如图3—2所示。
下面以重力式挡土墙为例讨论墙
体的位移、刚度与土压力的关系。
(一)墙体变位与土压力
挡土墙所受土压力的大小和分布规律与墙体可能移动的方向和大小有很大关系。
根据墙的移动情况和墙后土体所处的应力状态,静止土压力、主动土压力和被动土压力与墙体位移的关系如
下:
1(静止土压力与墙体位移的关系
若挡土墙静止不动,墙后土体处于弹性平衡状态时,土对墙的压力称为静止土压力,用Eo 表示。
此时墙体变形量J,o。
静止土压力可能存在于某些建筑物支撑
着的土体中,如地下室外墙、地下水池侧壁、涵洞侧壁和船闸边墙等,可近似视为
受静止土压力作用。
静止土压力可按直线变形体无侧向变形理论求出。
第29页
们壬fV L M M
I >
2(主动土压力与墙
体位移的关系
如图3—2,若挡土墙受后墙填土作用,离开土体方向发生一8的偏离量,同时
土体达到极限平衡状态时,
作用在墙背上的土压力称为主动土压力,用za表示。
土体内相应的应力状态
称为主动极限平衡状态。
3(被动土压力与墙体位移的关系
如图3—2,若挡土墙受外力作用使墙身发生向土体方向+8的偏离量,同时土
体达到极限平衡状态时,作用在挡土墙的土压力称为被动土压力,用Jp表示。
土
体内相应的应力状态称为被动极限平衡状态。
一般挡土墙因其长度远大于高度,属平面问题,故在计算土压力时可沿长度方向取每延
米考虑。
还应注意挡土墙所受土压力并不是一个常数,随着挡土墙位移量的变化,墙后土体
的应力应变状态不同,因而土压力值也在变化,土压力的大小可能变化于两个基本点极限值
之间,其方向随之变化。
现有土压力理论,主要是研究极限状态的土压力。
主动土压力是墙
后填土处于两种不同极限平衡状态的土压力,至于介于两个极限平衡状态间的情况,除静止土压力这一特殊情况外,由于填土处于弹性或弹塑性平衡状态,是一个超静定问题。
这种挡土墙在任意位移条件下土压力计算还比较复杂,涉及挡土墙、填土和地基三者变形、强度特性和共同作用,目前还不易计算其相应的土压力。
不过,随着土工计算技术的发展,在某些情况下可以根据土的实际应力一应变关系,利用有限元来确定墙体位移量与土压力大小的定量关系。
由于这一计算技术在发展中,本章只介绍常用于工程中的极限平衡状态的土压力理论。
(二)墙体刚度与土压力
土压力是土与挡土结构之间相互作用的结果,它不仅与挡土墙的位移有关,而且还与墙体的刚度密切相关。
一般用砖、石或混凝土修建的重力式挡土墙,依靠墙身自重抵抗或平衡墙后填土产生的土压力,因其断面较大、刚度较大,在侧向土压力作用下仅能发生平移或转动,墙身挠曲变形很小,可以不计。
这种挡墙可视为刚性挡墙。
墙背受到的土压力一般近似沿墙高呈上小下大的三角形直线分布。
另一类挡土结构如基坑工程中常用板桩墙等轻型支挡结构,自重轻、断面小、刚度小、在土压力作用下挡土结构物因自身刚度较小,会发生挠曲变形,从而明显地影响土压力的分布和大小。
这类挡土结构物称为柔性挡土墙,其墙后土压力不是近似直线分布,而是较复杂的曲线分布。