本计算书参照《建筑施工计算手册》江正荣 编著 中国建筑工业出版社、《实用土木工程手册》第三版 杨文渊 编著 人民教同出版社、《地基与基础》第三版 中国建筑工业出版社、《土力学》等相关文献进行编制。
计算土坡稳定性采用圆弧条分法进行分析计算,由于该计算过程是大量的重复计算,故本计算书只列出相应的计算公式和计算结果,省略了重复计算过程。
本计算书采用瑞典条分法进行分析计算,假定滑动面为圆柱面及滑动土体为不变形刚体,还假定不考虑土条两侧上的作用力。
一、参数信息:
条分方法:瑞典条分法; 条分块数:50; 不考虑地下水位影响; 放坡参数:
序号 放坡高度(m) 放坡宽度(m) 平台宽度(m) 1 2 荷载参数:
序号 类型 面荷载q(kPa) 基坑边线距离b1(m) 宽度b0(m) 1 满布 -- -- 土层参数:
序号 土厚度(m) 土的内摩擦角φ(°) 极限摩擦阻力(kPa) 序号 1 3 10 15 2 土名称 土的重度γ(kN/m) 粘聚力C(kPa) 饱和重度γsat(kN/m) 土名称 33粘性土 16 中风化岩 1
土厚度(m) 土的内摩擦角φ(°) 极限摩擦阻力(kPa) 45 60 土的重度γ(kN/m) 粘聚力C(kPa) 饱和重度γsat(kN/m) 3322 30 22 二、计算原理: 根据土坡极限平衡稳定进行计算。自然界匀质土坡失去稳定,滑动面呈曲面,通常滑动面接近圆弧,可将滑裂面近似成圆弧计算。将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条,从土条中任意取出第i条,不考虑其侧面上的作用力时,该土条上存在着:
1、土条自重,2、作用于土条弧面上的法向反力,3、作用于土条圆弧面上的切向阻力。
将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数,考虑安全储备的大小,按照《规范》要求,安全系数要满足≥的要求。
三、计算公式:
Fs=∑{cili+[(γh1i+γ'h2i)bi+qbi]cosθitanφi}/∑[(γh1i+γ'h2i)bi+qbi]sinθi
式子中:
Fs --土坡稳定安全系数;
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ci --土层的粘聚力; li--第i条土条的圆弧长度; γ --土层的计算重度;
θi --第i条土中线处法线与铅直线的夹角; φi --土层的内摩擦角; bi --第i条土的宽度; hi --第i条土的平均高度; h1i --第i条土水位以上的高度; h2i --第i条土水位以下的高度; γ' --第i条土的平均重度的浮重度; q --第i条土条土上的均布荷载;
其中,根据几何关系,求得hi为: hi=(r2-[×bi-l0]2)1/2-[r+l0-×bi]tanα 式子中:
r --土坡滑动圆弧的半径;
l0 --坡角距圆心垂线与坡角地坪线交点长度; α --土坡与水平面的夹角; h1i的计算公式
h1i=hw-{(r-hi/cosθi)×cosθi-[rsin(β+α)-H]} 当h1i ≥ hi 时,取h1i = hi;
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当h1i ≤0时,取h1i = 0; h2i的计算公式: h2i = hi-h1i; hw --土坡外地下水位深度; li 的几何关系为:
li={arccos[((i-1)×bi-l0)/r]-arccos[(i×bi-l0)/r]×2×r×π}/360 θi=90-arccos[(×bi-l0)/r]
四、计算安全系数:
将数据各参数代入上面的公式,通过循环计算,求得最小的安全系数Fs:
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计算步数 安全系数 滑裂角(度) 圆心X(m) 圆心Y(m) 半径R(m)
第1步 示意图如下:
计算步数 安全系数 滑裂角(度) 圆心X(m) 圆心Y(m) 半径
R(m)
第2步
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示意图如下:
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计算结论如下:
第 1 步开挖内部整体稳定性安全系数 Fs= > 满足要求! [标高 m] 第 2 步开挖内部整体稳定性安全系数 Fs= > 满足要求! [标高 m]
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