首页 > 知识文档

边坡稳定性计算书

更新时间:2023-06-01 19:09:01 阅读：评论：0

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《公路路基设计规范》(JTG D30—2004)，

取土的容重γ=18kN/m³，粘聚力C=20kpa。内摩擦角=23º由上可知：填土的内摩擦系数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》（JTG B01-2003）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）将圆弧范围土体分成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内。

（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：W di —第i土条地基部分的重力；

W ti —第i 土条路堤部分的重力；

b i —第i 土条宽度；

U—地基平均固结度；令U=1。

c di 、ϕ di —第i 土条滑弧所在地基土层的粘结力和内摩擦角；

当土条i 滑弧位于路堤中时

式中： ti c 、ti ϕ —第i 土条滑弧所在路堤土的粘结力和内摩擦角。

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＝54.59 m。

（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s F =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F s = 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F s = 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