堤防整体稳定计算书-个人例子分享
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1.1 堤防整体稳定计算
（1）计算方法
根据《堤防工程设计规范》GB50286-2013进行抗滑稳定计算。
计算软件采用河海大学开发的AUTOBANK7.0水工结构分析系统。
计算方法为简化毕肖普法，计算公式如下：
[]{}∑∑+±'+'+'-±=
]/sin )[()/tan tan 1/(sec tan sec sec )(R M a V W K a a b c a ub a V W K C
ϕϕ
式中：K ——土坡稳定安全系数
W ——土条重。
V ——垂直地震惯性力（V 向上为负，向下为正） u ——作用于土条底面的孔隙压力（KN/m 2）
α——条块重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角
（°）
b ——土条的宽度
ϕ''、c ——土条底面的有效凝聚力（KN/m 2）和有效内摩擦角（°） Mc ——水平地震惯性力对圆心的力矩（KN •m ） R ——圆弧半径（m ） （2）计算工况水位组合
根据《堤防工程设计规范》，并结合工程情况和水文条件，本工程按施工期、正常运行期、水位骤降期三种工况进行整体稳定分析计算。
施工期工况临水坡水位一般为常水位，堤后一般采用地下水位；正常运行期临水侧取设计洪水位，背水侧取地表高程；水位降落期工况临水侧取骤降36h 的水位，背水侧取地表水位。
（3）计算断面选取
某河道堤岸结构型式主要分拓浚式斜坡式复合、回填河道直斜复合式断面两种。
本次堤防稳定计算选取各典型断面进行整体稳定分析。
根据本阶段地质提供的资料，选取8个典型断面和最不利断面进行计算。
（4）各土层物理力学指标 a.地质指标取用分析
根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013），在计算正常运行期、水位骤降期工况的安全系数时，采用建议值的固结快剪指标。
施工期采用总应力法，对应使用快剪指标。
在计算中，根据地质提供的快剪建议值计算，对于由Ⅲ3层淤泥和Ⅲ1层淤泥质粉质粘土控制的土层堤防设计断面安全系数很难达到1.0以上，
由于本工程为拓浚河道，堤顶增加土体荷载较小，相对对地面以下土体扰动很小，原有土体大多仍保持原有饱和固结状态，施工期若采用快剪建议值指标，很多断面的安全系数都在0.7、0.8左右，需在设计断面基础上再退堤20m 甚至更远增加综合坡比，或采用地基处理措施，安全系数才能达到1.0以上，这会使工程的投资增大很多以及对征地等政策处理造成困难，计算采用快剪指标是不合适的。
由于直剪法土样在取样和运输过程中受到扰动，使试验时土体抗剪强度指标可能小于实际的强度指标，而扰动程度我们无法确定。
对于软土地基，十字板剪的十字板的指标是在原位测定的，土体受扰动较小，所以最为接近土坡的真实强度。
在对十字板剪结果分析后，得到Ⅲ3层、Ⅲ1层土体的强度指标。
具体分析过程如下：
现有的《港口工程地基规范》（JTS147-1-2010）中6.3.4.3提到：当饱和软粘土较深厚且十字板强度随深度增长规律明显，可参照附录J 的方法回归土的抗剪强度指标（），采用圆弧滑动简单条分法验算土坡稳定。
《港口工程地基规范》（JTS147-1-2010）附录J 的回归方法如下：
（1）任一土层j （j=1，2…）深度z 和十字板剪强度u c 的平均值
按下式计算：
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧
==∑∑==n
i u c n i i z i
u
c n z n 1111μμ
（J.0.2-1）
式中：
u
c
μμ、z ——z 、
u
c 的平均值；
n ——土层的试验点数（i=1～n ）
i
u i c z 、—— 每一试验点出相应的深度（m ）、十字板剪强度
（kPa ） 。
（2）第j 层（j=1，2…）土的十字板剪强度经式（J.0.2-5）和式（J.0.2-6）计算其抗剪强度指标c 、ϕ。
b z a c u +=ˆˆ
（J.0.2-2）
∑∑==--=
n i z
i n
i c z u i z n c
z a u
i
1
2
1
)(μμμ
（J.0.2-3）
z
c a b u μμ-=
（J.0.2-4）
⎥
⎥⎥⎦⎤
⎢⎢⎢⎣⎡'++⋅=-γϕt j U D H K D H a j )31
(31tan 01 （J.0.2-5）
b
c j =
（J.0.2-6） 式中 a ——回归方程的斜率；
b ——回归方程的截距；
j
ϕ——任一土层j 的内摩擦角的回归值（°）；
j
K 0——土层j 的侧压力系数，推荐软粘土层值为0.65～0.72；
D ——十字板的直径（m ）；
H ——十字板的高度（m ）；
t U ——土的平均固结度；
γ'——土的有效重度（3/m KN ），水位线以上取天然重度，以
下取浮重度。
j
c ——任一土层j 的粘聚力的回归值（kPa ）。
通过上述方法，我们对某河道8个十字板钻孔的数据均根据《港口工程地基规范》附录J 的方法进行了回归分析，得到如表1-1数据：
说明：
（1）对于Ⅲ1层淤泥质粉质粘土，由于其中含有粉土，十字板剪切的结果可能会有较大误差，因此本次计算只采用Ⅲ3层淤泥的十字板回归指标进行稳定计算。
（2）上表中回归得的
ϕ因为土层j 的侧压力系数j
K 0
取值而不同，
j
K 0取0.72时，ϕ取小值，
j
K 0取0.65时，
ϕ取大值。
保守起见，ϕ
值都为j
K 0取0.72的结果。
b.某河道地质分层及各土层物理力学指标设计取用结果对十字板分析结果分土层求平均值，得到如下结果：
Ⅲ3层：c=8.9，
=10.0。
表1-2 某河道地质分层及各土层物理力学指标设计取用值
（5）某河道堤防稳定计算结果及计算简图
堤防整体稳定计算成果图：
图1-1 K1+100稳定计算成果图（地质断面S4-S4’）
图1-2 K2+500断面稳定计算成果图（地质断面S2-S2’）
图1-3 K4+300断面稳定计算成果图（断面ZK029）
图1-4 K4+600稳定计算成果图（地质断面S11-S11’）
图1-5 K5+300断面稳定计算成果图（地质断面S12-S12’）
图1-6 K7+800断面稳定计算成果图（地质断面S14-S14’）
图1-7 K7+929断面稳定计算成果图
图1-8 K8+800断面稳定计算成果图（地质断面S17-S17’）
结论：经计算，堤防整体稳定均能满足规范要求。
