边坡稳定性计算书.docx
- 文档编号:12374488
- 上传时间:2023-06-05
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:213.25KB
边坡稳定性计算书.docx
《边坡稳定性计算书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《边坡稳定性计算书.docx(16页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
边坡稳定性计算书
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》(JTGD30—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》(JTGB01-2003)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。
(2)绘出三条不同的位置的滑动曲线
(3)将圆弧围土体分成8-12段。
(4)算出滑动曲线每一分段中点与圆心竖曲线之间的偏角αi;
sinα=X/R(2-4)
式(2-4)中:
X—分段中心距圆心竖曲线的水平距离,圆心竖曲线左侧为负,右侧为正;
R—滑动曲线半径
计算结果见边坡稳定性分析表。
3.2计算思路
(1)每一分段的滑动弧曲线可近似取直线,将各段图形简化为梯形或三角形,分段计算面积F,其中包括荷载换算成土柱部分的面积在。
(2)计算稳定系数:
首先设定一个Fs值算出M,代入公式算出一个Fs值与设定Fs值相比较如小于所设Fs值的百分之一就可确定所设Fs值为此点的边坡稳定性Fs值。
当土条i滑弧位于地基中时:
式中:
Wdi—第i土条地基部分的重力;
Wti—第i土条路堤部分的重力;
bi—第i土条宽度;
U—地基平均固结度;令U=1。
cdi、ϕdi—第i土条滑弧所在地基土层的粘结力和摩擦角;
当土条i滑弧位于路堤中时
式中:
tic、tiϕ—第i土条滑弧所在路堤土的粘结力和摩擦角。
其中:
(3)同理可求出其他滑动曲线的稳定系数。
3.3具体计算过程及图表
3.3.1以O1为圆心过坡脚做一滑动面,R=54.59m。
(1)假设Fs=1.6629,计算结果如表2-1所示:
表2-1计算土坡的稳定安全系数
土条号
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
计算可得
(2)假设sF=1.85,计算结果如表2-2所示:
表2-2计算土坡的稳定安全系数
土条号
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
计算可得
(3)假设Fs=1.4005,计算结果如表2-3所示:
表2-3计算土坡的稳定安全系数
土条号
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
计算可得
(4)假设Fs=1.3628,计算结果如表2-4所示:
表2-4计算土坡的稳定安全系数
土条号
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
计算可得
(5)假设sF=1.4815,计算结果如表2-5所示
表2-5计算土坡的稳定安全系数
土条号
k=
1.4814
1.4817
1.4815
k=
1.0000
1.4817
1.4815
1
0.9347
0.9347
0.9347
234.6295
234.6268
234.6286
2
0.9734
0.9734
0.9734
416.4181
416.4160
416.4174
3
1.0068
1.0068
1.0068
548.0956
548.0964
548.0959
4
1.0310
1.0310
1.0310
623.7953
623.8000
623.7969
5
1.0449
1.0449
1.0449
741.2212
741.2312
741.2245
6
1.0480
1.0480
1.0480
851.8956
851.9123
851.9012
7
1.0392
1.0392
1.0392
919.0716
919.0955
919.0796
8
1.0168
1.0168
1.0168
1007.5693
1007.6023
1007.5803
9
0.9784
0.9783
0.9784
966.6345
966.6737
966.6476
10
0.9207
0.9207
0.9207
853.4699
853.5123
853.4840
11
7163.8005
7162.9666
7162.8559
k=
1.4817
1.4815
1.4815
计算可得
计算出的FS与假设的FS相差很小,即FS=1.48
垂直方向的圆心
做法与
相同,假设的Fs与计算的的Fs相等,取Fs=1.54
3.3.2
的确定。
依次为
绘制Fs值曲线.如图
Fsmin=1.36>1.35,满足要求
挡土墙设计
1.设计资料
1.1墙身构造
本设计路段在K8+880~K8+900段左侧地面横坡较长。
为了收缩边坡,减少填方工程量,保证边坡的稳定性,避免因过高而造成边坡的可能滑动。
特设置路堤府斜式挡土墙20m,沿墙长10m设置伸缩缝,缝宽2cm,缝沿墙、外、顶三边添塞沥青板。
采用最不利荷载,即挡墙最高的断面进行设计计算验算,取K8+900横断面左侧挡土墙进行分析。
墙身拟采用7.5号浆砌片石结构,墙高9m,墙顶填土高a=24.84m,顶宽2m,底宽5.5m,墙背倾斜角α=22°。
基底水平,
=11°。
(如下图)
挡土墙示意图(单位:
m)
1.2地质情况
填方部分,假设都为粘土,
摩擦角=30°,土的容重γ=18kN/m³,粘聚力C=12Kpa,墙背与填土间的摩擦角δ=22°,。
墙底与地基摩擦力系数μ=0.40,地基承载应力
350Kpa。
1.3墙身材料
墙体采用浆砌片石结构,7.5号砂浆,25号片石,墙体容重
k=24KN/m3。
按规:
容许压应力为[σa]=720Kpa,容许剪应力[τ]=147Kpa。
2车辆荷载
根据《路基设计规》(JTG2004),车辆荷载为计算的方便,可简化换算为路基填土的均布土层,并采用全断面布载。
换算土层厚:
ho=q/γ=10.25/18=0.57m
其中:
根据规和查表得q=12.5KPa
γ为墙后填土容重γ=18KN/m³
3土压力计算
对于墙前土的被动土压力,在挡墙基础一般埋深的情况,考虑各种自然力和人畜活动的影响,偏于安全。
一般不计被动土压力,只要考虑主动土压力,用库伦理论进行计算,
3.1破裂面计算
假设破裂面交于荷载中部,则
A0=1/2(a+H+2ho)(a+H)
=1/2(24.84+9+2×0.57)×(24.84+9)
=591.86
B0=1/2ab+(b+d)ho-1/2H(H+2a+2h0)tanα
=1/2×24.84×42.35+(42.35+0.75)×0.57-1/2×9(9+2×24.84+2×0.57)×0.4
=442.88
=1.21
其中:
ψ=
+δ+α=30°+22°+22°=74°
则θ=arctgθ=50.5°
3.2破裂面验算
堤顶破裂面距墙踵距离(H+a)
=(9+24.84)×1.21=40.95m
荷载边缘距墙踵距离b+d-H
=42.35+0.75-9×0.4=39.5m
荷载外边缘距墙踵b+d+l0-H
=42.35+0.75+10.5-9×0.4=50m由以上数据可得:
39.5<40.95<50,破裂面交于路基面的中部,故假设与实际相符合。
主动土压力系数的计算
=0.32
3.3土压力的计算
h1=d/(tanθ+tanα)=0.75/(1.21+0.4)=0.47m
h2=(b-atanθ)/(tanθ+tanα)=(42.35-24.84×1.21)/(1.21+0.4)=7.64m
h3=H-h1-h2=0.89m
=4.19
主动土压力Ea的计算
=0.5×18×9²×0.32×4.19=977.44kN
=977.44×cos(22°+22°)=703.11kN
=977.44×sin(22°+22°)=678.99kN
3.4土压力作用点位置
=3.03
=5.93-3.03×tan22°=4.71
其中:
B1=5.5/cos22°=5.93
4墙身截面性质计算
A1=15.74m2X1=0.91m
A2=15m2X2=3.08m
∴∑A=A1+A2=30.74m2
墙身重心到墙趾的水平距离为
=1.97
墙身重力:
G=
kΣAi=24×30.74=737.76kN
5挡土墙稳定性验算
5.1抗滑稳定性验算
滑动稳定方程:
=164.04
抗滑稳定系数
=1.43>[Kc]=1.3
在计算中我们不考虑墙前被动土压力的影响,所以
=0
N为基底竖向应力=G+
=737.76+678.99=1416.75kN
5.2抗倾覆稳定性验算
倾覆稳定方程:
0.8GZg+γQ1(EyZx-ExZy)+γQ2EpZp
=0.8×737.76×1.97+1.3×(678.99×4.71-703.11×3.03)
=2550.62≥0
验算采用极限状态分项系数法
抗倾覆稳定系数K0为:
=
=2.18>
∴抗倾覆稳定性符合要求
6基底应力及合力偏心距验算
为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力,应进行基底应力计算;同时为了避免挡土墙不均匀沉陷,应控制作用于挡土墙基底的合力偏心距e
6.1基础地面的压应力
基地的平均压力为
=(737.76×1.2+1.3×678.99)0.95+1.3×703.11×0.19
=1854kN
=312.65kPa
≤
=350+3×18(5.93-3)+4.4×18(1.76-0.5)=608.01kPa
∴地基承载力抗力值符合要求
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 稳定性 计算