【某公路边坡支护的稳定性分析计算案例4600字】

某公路边坡支护的稳定性分析计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u22591某公路边坡支护的稳定性分析计算案例 1184761.1安全系数确定 1308891.1.1放坡情况下安全系数 2156321.1.2挡墙断面安全系数 6108001.2剩余下滑力确定 8163851.2.1定义 86241.2.2滑动面的选择 81.1安全系数确定安全系数是评价边坡稳定性的一项重要指标，其定义为滑动面中抗滑力与滑动力的比值，公式如下：F=MrMS其中：Mr——总的抗滑力矩（抗滑力），kNMS——总的下滑力矩（下滑力），kN根据《公路路基设计规范》（JTGD30-2015）第7.2.2条要求：滑坡稳定性分析应将工程地址类比方法和力学计算相结合，并符合以下三种工况：正常工况：边坡处于天然状态； 非正常工况Ⅰ：边坡处于暴雨或者连续降雨的情况下；非正常工况Ⅱ：边坡处于地震荷载等作用的情况下。滑坡稳定安全系数按下表1.1取值：表1.1滑坡稳定安全系数取值规范Table1.1Specificationforthevalueoflandslidestabilitysafetyfactor公路等级滑坡稳定安全系数高速公路、一级公路1.20～1.30（正常）1.10～1.20（非正常）二级公路1.15～1.20（正常）1.10～1.15（非正常）三、四级公路1.10～1.15（正常）1.05～1.10（非正常）拟建项目位置处于干线公路，设计目标是能适应各种车辆行驶，车流量适中，未设置分车道行驶，采用一级公路标准取值安全系数FS1.1.1放坡情况下安全系数瑞典法在国内的应用很广，应用于圆弧形滑面，它属于是非严格的条分法，计算有一定的误差；而扬布普遍条分法（简化Janbu法）是基于力的平衡去求解安全系数的极限平衡条分法。本设计采用瑞典条分法以及扬布普遍条分法进行对比计算，为了使计算结果的精确性，在使用条分法时，需要尽可能的去划分出多的土条，但在实际计算中，土条数量的增多也意味着计算量的增大，当土条数量增多，各个土条间的角度也就不方便确定。所以在此章节中，对于安全系数的计算，以及后文剩余下滑力的计算（涉及到条分），均采用理正岩土软件进行辅助计算。1.1.1.1瑞典条分法该方法假定该法假定土坡沿着圆弧面滑动，将滑体分为单独若干个土条，假设土条只受自身的重力，滑动面上的剪切力以及法向力，并认为土条间的作用力对土坡的整体稳定性影响不大，误差控制在0.1～0.15左右。计算简图如下：图1.1瑞典条分法计算图Figure1.1calculationchartofSwedishslicemethod根据工况，不同土性区域参数如下表1.2：表1.2土性参数表Table1.2Soilparameters区号重度（kN/m3粘结强度（kPa）粘聚力（kPa）内摩擦角（度）孔隙比含水量（%）118.500120.00012.00025.0000.720218.000120.00010.00015.0000.825317.000120.0006.00021.0000.720在瑞典条分法中，需要计算出总的抗滑力矩与下滑力矩（滑动力矩）计算公式如下：抗滑力矩：Mr=Rc滑动力矩：MS=RT式中：NiTi——其余各项符号意义如下表所示，根据理正岩土软件计算各滑块信息，结果如下表1.3：表1.3下滑力计算表Table1.3Calculationofslidingforce起始x（m）终止x（m）土条底部倾角α（°）土条底长li（m土条底部粘聚力Ci（kPa土条底部内摩擦角φi条石重（kN）下滑力（kN）抗滑力（kN）4.7785.8610.9961.08310.00015.008.160.1411.025.8616.9444.5171.08710.00015.0021.821.8817.236.9448.0278.0551.09410.00015.0038.165.3521.078.0279.11011.6251.10610.63615.3551.1810.3124.499.11010.11115.1021.03710.00015.0057.4514.9725.2310.11111.11218.9481.05610.00015.0065.7620.8627.2711.11212.11321.9631.08010.00015.0072.8727.2528.9012.11311.11525.5151.10910.00015.6078.6931.8930.1211.11514.11629.1751.14710.00015.0081.1140.5130.9114.11615.11732.9731.19410.00015.0085.9846.8031.2615.11716.11836.9421.25310.00015.0087.1652.3831.1916.11817.11941.1321.32910.00015.0086.0656.6130.6617.11918.12045.6111.43210.00015.0082.6259.0429.8018.12019.12150.4881.5746.11422.7776.6259.1130.0919.12120.30956.5382.1556.00021.0068.4557.1128.9520.30921.46964.5192.7636.00021.0025.1622.7121.17最危险滑动面为圆弧形滑面，位置如图1.1。计算安全系数需要算出总的下滑力与抗滑力，计算后得到：总的下滑力MS＝508.919(kN总的抗滑力Mr＝421.375(kN根据《公路滑坡防治设计规范》（JTG/T3334-2018）表1.4进行稳定性评价。表1.4稳定性评价表Table1.4Stabilityevaluationtable稳定系数FF1.0≤1.05F稳定状态不稳定欠稳定基本稳定稳定注：Fp为计算所得的稳定系数，F根据式1.1，计算所得F根据表1.4，此滑动面属于不稳定状态，需要增加支护设计。1.1.1.2扬布普遍条分法扬布普遍条分法是建立在圆弧滑动面稳定性分析的条分法之上，适用于滑面为任意形状的土坡计算，分析公式可以用于任意形状滑动面上的稳定性分析。这种方法与经典的瑞典圆弧滑动法主要区别在于可取任意滑动面，以及土条间满足土的静力平衡条件，瑞典圆弧法并不考虑土条间的作用力，可通过极限平衡条件去确定安全系数。而扬布普遍条分法在土坡稳定性分析中较为常用，适用范围广，它不光可以求出土坡沿临界面上的安全系数，临界滑动面上应力的分布，同时因为考虑了土条间得作用力，也可以求出土条分界面上的安全系数。由于需要将土体进行条分，为了得出更精确得计算结果，条分宽度需要尽可能精细，并且方程迭代次数需求量大，所以选择理正岩土软件进行分析计算，计算简图如下：图1.2Janbu法计算图Figure1.2CalculationdiagramofJanbumethod计算滑裂面形状采用折线形滑面进行分析，将滑动面分为22块土条，计算详细信息如下：最危险滑动面信息见表1.5：表1.5滑动面信息表Table1.5Slidingsurfaceinformationtable线段标号起始坐标m，m终止坐标m，m11.682，2.90814.474，5.928214.474，5.92819.239，10.332319.239，10.33221.883，15.101土条信息见表1.6：表1.6土条信息表Table1.6Soilstripinformationtable土条编号I起始x（m）土条长li（m倾角α（度）粘聚力c（kPa）摩擦角φi土条重（kN）法向力n（kN）切向力t（kN）11.681.0415.6310.0015.004.591.2112.7224.681.0415.6310.0015.0011.779.9615.5135.681.0415.6310.0015.0022.9518.7118.3046.681.0415.6310.0015.0032.1327.4621.0857.681.0415.6310.0015.0041.3036.2121.8768.680.4415.6310.0015.0020.4818.1711.0679.111.0415.6310.0015.0054.1748.4827.78810.111.0415.6310.0015.0062.8756.7730.42911.111.0415.6310.0015.0071.5665.0631.061012.111.0415.6310.0015.0080.2671.3535.701111.111.0415.6310.0015.0088.9581.6438.341214.110.3815.6310.0015.0034.5531.7814.611314.471.1742.7510.0015.0081.6876.0338.091415.331.3642.7510.0015.0092.4685.7241.481516.331.3642.7510.0015.0089.4482.5442.461617.331.3642.7510.0015.0086.4279.3641.451718.330.3242.7510.0015.0019.7818.119.551818.570.7642.756.0021.0046.3939.6825.411919.120.1642.756.0021.009.698.275.322019.242.0660.996.0021.0065.7457.1041.512120.242.0660.996.0021.0035.0824.0026.812221.241.3360.996.0021.006.360.009.47运用理正计算后所得滑动安全系数Fp根据表1.4，此滑动面属于不稳定状态，需要增加支护设计。由于只是更换了计算方法，土层信息，坡面信息，节点信息数据等都与圆弧法计算数据相同，不多赘述。对比分析两种方法以后，发现所得安全系数相近，从侧面也反映出了计算结果的准确性。拟用计算剩余下滑力的方法去设计挡土墙，需要考虑到一定的土条间作用力，所以本设计接下来的安全系数分析方法均采用扬布普遍条分法。1.1.2挡墙断面安全系数在设计边坡线距离道路标高8m处设置挡土墙断面，挡墙断面的施工涉及到挖方，挖方所得的土料进行分类，用于后文挡土墙设计时墙后填土，单一土料的填土便于用两种方法计算挡土墙的稳定性。挡墙断面示意图如下：图1.3断面示意图Figure1.3Sectiondiagram计算方法采用扬布普遍条分法计算安全系数，计算简图如下：图1.4断面计算图Figure1.4Sectioncalculationdiagram计算滑裂面形状为折线形滑面，详细计算结果如下：最危险滑动面信息见表1.7：表1.7滑动面信息表Table1.7Slidingsurfaceinformationtable线段标号起始坐标m，m终止坐标m，m1-0.559,0.00011.399,7.883211.399,7.88316.676,15.101土条信息见表1.8：表1.8土条信息表Table1.8Soilstripinformationtable土条编号I起始x（m）土条长li（m倾角α（度）粘聚力c（Kpa）摩擦角φi土条重（kN法向力n（kN切向力t（kN1-0.560.6731.3912.025.00.000.0010.4220.000.1331.3912.025.00.000.002.0630.110.9031.3912.025.017.348.2718.9640.860.9131.3912.025.052.3238.1537.2051.620.4631.3912.025.039.2130.2225.4062.001.2031.3912.025.0107.3781.1668.9271.000.4631.3912.025.038.1829.3124.9081.381.2031.3912.025.091.0869.2160.4994.380.7431.3912.025.050.1937.5834.19105.001.2031.3912.025.078.7958.6954.13116.001.2031.3912.025.080.4660.1254.99127.000.0931.3912.025.06.134.594.18137.081.2031.3910.015.082.3571.9240.52148.081.2031.3910.015.084.2171.7441.15159.081.2031.3910.015.086.0875.5641.791610.080.1531.3910.015.011.079.735.351710.201.2031.3910.015.088.1377.5542.481811.200.2431.3910.015.017.5115.438.411911.401.6951.8310.015.081.8475.9248.352012.400.3851.8310.015.017.2615.2710.222112.621.6951.836.021.070.9658.3145.282211.620.6251.836.021.021.6819.0915.372311.991.6951.836.021.050.8038.8234.552414.991.6951.836.021.027.5516.3522.182515.991.1651.836.021.05.450.009.03不同土性区域参数与放坡情况下参数相同，在此不多赘述。计算后所得安全系数值为0.771＜1.00，属于不稳定状态，需要增加支护设计。1.2剩余下滑力确定1.2.1定义剩余下滑力计算方法采用折线滑动法，是根据滑动面的变坡点抗剪强度指标变化点将滑块分为若干条块，从上到下依次计算滑块的剩余下滑力，每一块的剩余下滑力再传递到下一块，最终块的下滑力即为滑块总体的剩余下滑力。1.2.2滑动面的选择剩余下滑力定义为土体的下滑力减去其抗滑力，然而滑动面安全系数的定义是这两者之间的比值，在设计挡土墙前，需要计算出断面形式的坡的剩余下滑力。为了保证挡土墙结构的稳定性与安全性，需要找出能产生较大的剩余下滑力的滑动面。由于二者的定义不同，显而易见的问题在于求出的最危险滑动面（最小安全系数）并不等于产生剩余下滑力最大的滑动面。从广义上来说，剩余下滑力也等于计算位置以上下滑力的合力再减去其上部抗滑力合力，所以结合拟建工程的实况，我做了三种假设：假设一：由于滑坡整体的剩余下滑力就是断面处的剩余下滑力，并不是每一块滑体的剩余下滑力累加，所以取最靠近断面处的一滑面作为计算剩余下滑力的滑动面。假设二：可能最后一块土体剩余下滑力不是很大，但累加的总的剩余下滑力却是较大，再考虑到土体自重与土层间滑动的因素，选取一块滑面线跨越土层且剖面面积较大的一块滑面作为计算剩余下滑力的滑动面。假设三：拟建项目属于小型工程，涉及的计算数据并不是很大（与各种安全阀值数据进行对比），所以可能在比值较小处，差值也就越大，所以采用最危险滑动面作为计算剩余下滑力的滑动面。对比如下：假设一计算图：图1.5假设一计算图Figure1.5Assumption1CalculationChart使用理正岩土软件进行计算，详细计算信息及结果见表1.9：表1.9假设一剩余下滑力计算表Table1.9Calculationtableofresidualslidingforceinhypothesis1土块编号起始x（m）末点x（m）上块传递推力（kN本块粘聚力（Kpa）滑面摩擦角（°）总重（kN下滑力（kN剩余下滑力（kN14.6195.0000.0006.00021.001.9732.007-2.74822.4024.6190.00010.00015.0091.00694.64239.60032.0002.40239.60012.00025.0031.91272.07455.08741.6172.00055.08712.00025.0029.77785.38869.36750.8591.61769.36712.00025.0041.153111.24481.91060.0000.85981.91012.00025.0016.399100.59777.086计算后所得假设一剩余下滑力为77.806kN假设二计算图：图1.6假设二计算图Figure1.6Assumption2CalculationChart使用理正岩土软件进行计算，详细计算信息及结果见表1.10：表1.10假设二剩余下滑力计算表Table1.10Calculationtableofresidualslidingforceinhypothesis2土块编号起始x（m）末点x（m）上块传递推力（kN本块粘聚力（Kpa）滑面摩擦角（°）总重（kN下滑力（kN剩余下滑力（kN140.69542.0000.00012.00025.0014.66511.990-14.410238.65740.6950.00012.00025.0080.12765.5154.753338.05938.6574.75312.00025.0036.32734.45512.254435.70338.05912.25410.00015.00264.845228.802136.066531.70135.703136.06610.00015.00157.160264.566214.994632.59131.701214.99410.00015.00132.354321.212282.099732.00032.591282.09912.00025.0072.689341.532307.027830.99732.000307.02712.00025.00122.714360.412255.388930.21930.997255.38812.00025.0094.732306.226256.2751026.37530.219256.27510.00015.00495.845522.373360.5681125.24526.375360.56810.00015.00154.835441.661391.9151225.09425.245391.91512.00025.0020.985405.176394.4011322.00025.094394.40112.00025.00408.299611.479401.7021420.03522.000401.70212.00025.00232.392508.008369.5411517.52720.035369.54112.00025.00301.132509.448346.3731617.16517.527346.37312.00025.0047.537368.313341.1381716.00017.165341.13812.00025.00159.283416.654332.9501811.99116.000332.95012.00025.00301.377491.897351.9301911.00011.991351.93012.00025.00455.526596.391366.2702010.20211.000366.27012.00025.00114.681427.814369.282217.00010.202369.28212.00025.00431.075600.621377.865225.0007.000377.86512.00025.00240.617477.172328.037231.3855.000328.03712.00025.00191.632408.781304.410241.0001.385304.41012.00025.0048.151324.698298.744252.0001.000298.74412.00025.00129.259347.589272.603261.6172.000272.60312.00025.0045.992290.055264.871270.8591.617264.87112.00025.0061.152288.835251.309280.0000.859251.30912.00025.0025.052260.816238.863计算后得到假设二剩余下滑力为238.863kN假