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邊坡穩(wěn)定性計(jì)算書

更新時(shí)間:2023-06-01 19:09:01 閱讀：評(píng)論：0

路基邊坡穩(wěn)定性分析

本設(shè)計(jì)任務(wù)路段中所出現(xiàn)的最大填方路段，在樁號(hào)K8+480 處。該路堤邊坡高31.64m，路基寬26m，需要進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算。

1.確定計(jì)算參數(shù)

對(duì)本段路堤邊坡的土為粘性土，根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D30—2004)，

取土的容重γ=18kN/m3，粘聚力C=20kpa。內(nèi)摩擦角=23o由上可知：填土的內(nèi)摩擦系數(shù)?=tan23o=0.4361。

2.荷載當(dāng)量高度計(jì)算

行車荷載換算高度為:

h0—行車荷載換算高度；

L—前后輪最大軸距，按《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2003）規(guī)定對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載為12.8m；

Q—一輛車的重力（標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載為550kN）；

N—并列車輛數(shù)，雙車道N=2，單車道N=1；

γ —路基填料的重度（kN/m3）；

B—荷載橫向分布寬度，表示如下：

式中：b—后輪輪距，取1.8m；

m—相鄰兩輛車后輪的中心間距，取1.3m； d—輪胎著地寬度，取0.6m。

3. BISHOP法求穩(wěn)定系數(shù)Fs

基本思路：首先用軟件找出穩(wěn)定系數(shù) Fs 逐漸變化的情況，找到一個(gè)圓心，經(jīng)過(guò)這個(gè)滑動(dòng)面的穩(wěn)定系數(shù) Fs 是所選滑動(dòng)面中最小的，而它左右兩邊所取圓心滑動(dòng)面的 Fs 值都是增加，根據(jù) Fs 值大小可以繪制 Fs 值曲線。從而確定最小 Fs 值。而用ecxel 表格計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)Fs 時(shí)，選擇的3個(gè)圓心分別是軟件計(jì)算 Fs 值中最小的那個(gè)圓心和它左右兩邊逐漸增大的圓心。

3.1 最危險(xiǎn)圓弧圓心位置的確定

（1）按4.5H 法確定滑動(dòng)圓心輔助線。由表查得β1=26°， β2 =35° 及荷載換算為土柱高度h0，得G點(diǎn)。

a .由坡腳A 向下引豎線，在豎線上截取高度H=h+h0（h 為邊坡高度，h0 為換算土層高）

b.自G 點(diǎn)向右引水平線，在水平線上截取4.5H，得E 點(diǎn)。根據(jù)兩角分別自坡角和左點(diǎn)作直線相交于F 點(diǎn)，EF 的延長(zhǎng)線即為滑動(dòng)圓心輔助線。

c.連接邊坡坡腳A 和頂點(diǎn)B，求得AB 的斜度i=1/m，據(jù)此查《路基路面工程》表4-1得β1,β2。

（2）繪出三條不同的位置的滑動(dòng)曲線

（3）將圓弧范圍土體分成8-12段。

（4）算出滑動(dòng)曲線每一分段中點(diǎn)與圓心豎曲線之間的偏角αi ;

sinα=X/R (2-4)

式(2-4)中：X—分段中心距圓心豎曲線的水平距離，圓心豎曲線左側(cè)為負(fù)，右側(cè)為正；

R—滑動(dòng)曲線半徑

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)邊坡穩(wěn)定性分析表。

3.2 計(jì)算思路

（1）每一分段的滑動(dòng)弧曲線可近似取直線，將各段圖形簡(jiǎn)化為梯形或三角形，分段計(jì)算面積F，其中包括荷載換算成土柱部分的面積在內(nèi)。

（2）計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)：首先設(shè)定一個(gè)Fs 值算出M，代入公式算出一個(gè)Fs 值與設(shè)定Fs 值相比

較如小于所設(shè)Fs 值的百分之一就可確定所設(shè)Fs 值為此點(diǎn)的邊坡穩(wěn)定性Fs值。

當(dāng)土條i 滑弧位于地基中時(shí)：

式中：W di —第i土條地基部分的重力；

W ti —第i 土條路堤部分的重力；

b i —第i 土條寬度；

U—地基平均固結(jié)度；令U=1。

c di 、? di —第i 土條滑弧所在地基土層的粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角；

當(dāng)土條i 滑弧位于路堤中時(shí)

式中： ti c 、ti ? —第i 土條滑弧所在路堤土的粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角。

其中：

（3）同理可求出其他滑動(dòng)曲線的穩(wěn)定系數(shù)。

3.3 具體計(jì)算過(guò)程及圖表

3.3.1以Ｏ1 為圓心過(guò)坡腳做一滑動(dòng)面，Ｒ＝54.59 m。

（1）假設(shè)Fs =1.6629，計(jì)算結(jié)果如表2-1 所示:

表2-1 計(jì)算土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)

土條號(hào)	k=	1.6629	1.7371	1.7209	k=	1.0000	1.7371	1.7209
1		0.7972	0.8140	0.8130		425.8474	417.1024
2		0.8102	0.7998	0.7996		865.0987	876.2758	876.4903
3		0.9016	0.8925	0.8924		1092.3881	1103.5185	1103.5470
4		0.9867	0.9857	0.9857		1244.8689	1246.1106	1246.1111
5		1.0410	1.0426	1.0426		1392.4018	1390.2279	1390.2279
6		1.0741	1.0758	1.0758		1511.5463	1509.2129	1509.2129
7		1.0879	1.0888	1.0888		1617.0062	1615.6526	1615.6526
8		1.0822	1.0822	1.0822		1648.0239	1648.0252	1648.0252
9		1.0554	1.0547	1.0547		1452.0574	1452.9704	1452.9704
10		1.0019	1.0016	1.0016		1141.3549	1141.7503	1141.7503
11		0.9214	0.9234	0.9234		585.5778	584.2642	417.6119
						12390.5936	12402.5837	11983.9876
					k=	1.7193	1.7209	1.6629

計(jì)算可得

（2）假設(shè)s F =1.85，計(jì)算結(jié)果如表2-2 所示:

表2-2 計(jì)算土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)

土條號(hào)	k=	1.4995	1.4994	1.4995	k=	1.0000	1.4994	1.4995
1		0.8701	0.8701	0.8701		314.2685	314.2706	314.2685
2		0.8852	0.8852	0.8852		608.9926	608.9931	608.9926
3		0.9602	0.9602	0.9602		772.6665	772.6665	772.6665
4		1.0205	1.0205	1.0205		898.4644	898.4644	898.4644
5		1.0598	1.0598	1.0598		1020.7949	1020.7949	1020.7949
6		1.0822	1.0822	1.0822		1113.2770	1113.2770	1113.2770
7		1.0888	1.0888	1.0888		1190.4929	1190.4929	1190.4929
8		1.0795	1.0795	1.0795		1252.2804	1252.2804	1252.2804
9		1.0536	1.0536	1.0536		1162.0751	1162.0751	1162.0751
10		1.0069	1.0069	1.0069		896.1801	896.1801	896.1801
11		0.9420	0.9420	0.9420		457.2352	457.2352	457.2352
						9230.4923	9230.9943	9230.9918
					k=	1.4994	1.4995	1.4995

計(jì)算可得

（3）假設(shè)F s = 1.4005 ，計(jì)算結(jié)果如表2-3 所示:

表2-3 計(jì)算土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)

土條號(hào)	k=	1.4005	1.0412	1.4005	k=	1.0000	1.4008	1.4005
1		1.0143	1.0196	1.0143		159.5928	158.7618	159.5928
2		1.0452	1.0450	1.0452		230.3038	230.3630	230.3038
3		1.0653	1.0653	1.0653		295.8916	295.8857	295.8916
4		1.0791	1.0791	1.0791		333.3103	333.3110	333.3103
5		1.0868	1.0868	1.0868		362.5917	362.5916	362.5917
6		1.0879	1.0879	1.0879		395.7607	395.7607	395.7607
7		1.0826	1.0826	1.0826		411.9054	411.9054	411.9054
8		1.0704	1.0704	1.0704		408.7317	408.7317	408.7317
9		1.0505	1.0505	1.0505		394.0881	394.0881	394.0881
10		1.0222	1.0222	1.0222		355.0898	355.0898	355.0898
11		0.9897	0.9897	0.9897		231.8671	231.8671	231.8671
						3579.1332	3578.3560	3579.1332
					k=	1.4008	1.4005	1.4008

計(jì)算可得

（4）假設(shè)F s = 1.3628 ，計(jì)算結(jié)果如表2-4 所示:

表2-4 計(jì)算土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)

土條號(hào)	k=	1.3628	1.3625	1.3625	k=	1.0000	1.3625	1.3625
1		0.9811	0.9811	0.9811		182.1083	182.1090	182.1090
2		1.0117	1.0117	1.0117		304.1986	304.1986	304.1986
3		1.0445	1.0445	1.0445		398.6709	398.6709	398.6709
4		1.0678	1.0678	1.0678		458.6902	458.6902	458.6902
5		1.0825	1.0825	1.0825		507.8855	507.8855	507.8855
6		1.0883	1.0883	1.0883		556.8107	556.8107	556.8107
7		1.0854	1.0854	1.0854		624.0164	624.0164	624.0164
8		1.0734	1.0734	1.0734		598.4039	598.4039	598.4039
9		1.0513	1.0513	1.0513		594.5305	594.5305	594.5305
10		1.0183	1.0183	1.0183		532.8149	532.8149	532.8149
11		0.9778	0.9778	0.9778		283.1237	283.1237	283.1237
						5041.2535	5041.2542	5041.2542
					k=	1.3625	1.3625	1.3625