某简单黏性土坡坡高h=8m 边坡坡度勾1:2 土的内摩擦角ψ=19° 黏聚力c=10kPa 重度γ=17.2kN/m3 坡顶作用着线荷

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某简单黏性土坡坡高h=8m,边坡坡度勾1:2,土的内摩擦角ψ=19°,黏聚力c=10kPa,重度γ=17.2kN/m3,坡顶作用着线荷载Q=100kN/m,试用瑞典条分法计算土坡的稳定安全系数。

热搜:基坑边坡系数越大,边坡越不易坍塌

答案解析

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  • (1)按比例绘出该土坡的截面图,如下图所示,垂直截面方向取1m长进行计算(作图时宜画大一些,图已缩小)。
     
       (2)由土坡坡度1:2得角α=25°,b=35°,作图得E点。现假定E点为滑动圆弧的圆心,EA长作为半径r,从图上量得r=15.7m,作假设圆弧滑动面。
       (3)取土条宽度b=0.1 r=1.57m,共分为15个土条。取E点竖直线通过的土条为0号,右边分别为i=1~9,左边分别为i=(-1)~(-5)。
       (4)计算各土条的重力Gi。Gi=bhi×1×r,其中hi为各土条的中间高度,可从图中按比例量出。其中两端土条(编号为“-5”和“9”)的宽度与b不同,故要换算成同面积及同宽度b时的高度。换算时土条-5和9可视为三角形,算得其面积分别为A-5=5.08m2和A9=4.4m2,得到土条-5和9的相应高度分别为:
       
       列表计算各土条的sinai、cosai、hisinai、hicosai∑hisinai和∑hicosai,见下表所示,
       其中
       sinai=ib/r=0.1ir/r=0.1i
       
       (5)量出弧的圆心角θ=90.5°,计算弧长:
       
       (6)计算稳定安全系数。由于c、ψ、γ为常量,同时坡顶作用有荷载Q,故可将式改写成如下形式,并代入各值进行计算:
       
       以上是滑动圆心位于E点的计算结果。实际上E不一定为最危险的滑动圆心,K=1.62也不一定为最小稳定安全系数。故应再假定其他滑动圆心(一般可按0.2h的距离在DE的延长线上移动)进行计算,方法与上述相同,本例从略。
       土坡稳定安全系数的计算
    分条号i hi(m) sinai=0.1i cosai hisinai hicosai -5
    -4
    -3
    -2
    -1
    0
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9 3.2
    4.1
    5.4
    6.5
    7.6
    8.4
    9.1
    9.6
    10
    10
    9.5
    8.4
    7.1
    5.3
    2.8 -0.5
    -0.4
    -0.3
    -0.2
    -0.1
    0
    0.1
    0.2
    0.3
    0.4
    0.5
    0.6
    0.7
    0.8
    0.9 0.866
    0.917
    0.954
    0.980
    0.995
    1.000
    0.995
    0.980
    0.954
    0.917
    0.866
    0.800
    0.714
    0.600
    0.436 -1.60
    -1.64
    -1.62
    -1.30
    -0.76
    0
    0.9l
    1.92
    3.00
    4.00
    4.75
    5.04
    4.97
    4.24
    2.52 2.77
    3.76
    5.15
    6.37
    7 56
    8.40
    9.05
    9.41
    9.54
    9.17
    8.23
    6.72
    5.07
    3.18
    1.22 ∑ 24.43 95.60