土坡稳定性计算计算书

'中建交通建设集团有限公司乌鲁木齐高铁站区南广场配套设施工程(S2、S3标)深基坑支护施工方案土坡稳定性计算书本计算书参照《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；考虑地下水位影响；基坑外侧水位到坑顶的距离(m)：4.000；基坑内侧水位到坑顶的距离(m)：20.500；放坡参数：序号放坡高度(m)放坡宽度(m)平台宽度(m)14.004.001.0024.004.001.0034.004.001.0044.004.001.0054.004.001.00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3.00----土层参数：序号1土名称粘性土土厚度(m)1.8土的重度γ(kN/m3)187 中建交通建设集团有限公司乌鲁木齐高铁站区南广场配套设施工程(S2、S3标)深基坑支护施工方案土的内摩擦角φ(°)18粘聚力C(kPa)12极限摩擦阻力(kPa)8饱和重度γsat(kN/m3)22序号2土名称卵石土厚度(m)8土的重度γ(kN/m3)22土的内摩擦角φ(°)35粘聚力C(kPa)18极限摩擦阻力(kPa)15饱和重度γsat(kN/m3)35序号3土名称圆砾土厚度(m)12土的重度γ(kN/m3)21土的内摩擦角φ(°)35粘聚力C(kPa)15极限摩擦阻力(kPa)15饱和重度γsat(kN/m3)35序号4土名称风化岩土厚度(m)4土的重度γ(kN/m3)21土的内摩擦角φ(°)35粘聚力C(kPa)30极限摩擦阻力(kPa)15饱和重度γsat(kN/m3)35二、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≥1.3的要求。7 中建交通建设集团有限公司乌鲁木齐高铁站区南广场配套设施工程(S2、S3标)深基坑支护施工方案三、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；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；7 中建交通建设集团有限公司乌鲁木齐高铁站区南广场配套设施工程(S2、S3标)深基坑支护施工方案其中，根据几何关系，求得hi为：hi=(r2-[(i-0.5)×bi-l0]2)1/2-[r+l0-(i-0.5)×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；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}/360θi=90-arccos[((i-0.5)×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：------------------------------------------------------------------------------------计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)7 中建交通建设集团有限公司乌鲁木齐高铁站区南广场配套设施工程(S2、S3标)深基坑支护施工方案第1步1.93032.4941.3205.9536.098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1.75131.3593.60111.77212.310示意图如下：7 中建交通建设集团有限公司乌鲁木齐高铁站区南广场配套设施工程(S2、S3标)深基坑支护施工方案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3步1.68830.0456.16617.55318.605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4步1.64429.6248.64023.38824.933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5步1.58530.76510.45329.63431.424示意图如下：7 中建交通建设集团有限公司乌鲁木齐高铁站区南广场配套设施工程(S2、S3标)深基坑支护施工方案--------------------------------------------------------------------------------------计算结论如下：第1步开挖内部整体稳定性安全系数Fs=1.930>1.30满足要求![标高-4.000m]第2步开挖内部整体稳定性安全系数Fs=1.751>1.30满足要求![标高-8.000m]第3步开挖内部整体稳定性安全系数Fs=1.688>1.30满足要求![标高-12.000m]第4步开挖内部整体稳定性安全系数Fs=1.644>1.30满足要求![标高-16.000m]第5步开挖内部整体稳定性安全系数Fs=1.585>1.30满足要求![标高-20.000m]7'