淺談條分法計(jì)算浸水路堤的穩(wěn)定性

李賀向

(河北省遷安市路誠(chéng)道橋工程建筑有限公司)

淺談條分法計(jì)算浸水路堤的穩(wěn)定性

李賀向

(河北省遷安市路誠(chéng)道橋工程建筑有限公司)

舉例介紹了條分法計(jì)算浸水路堤的穩(wěn)定性。

條分法;計(jì)算;浸水路堤;穩(wěn)定性

條分法的基本原理和計(jì)算步驟，與非浸水時(shí)的條分法相同，但土條分成浸水與干燥兩部分，并直接計(jì)入浸水后的浮力和動(dòng)水壓力作用。這樣顯然比上述兩法更符合實(shí)際條件，當(dāng)需要比較精確計(jì)算時(shí)，可采用此法。

圖1為滑動(dòng)體的某一部分浸水土條，其重力Qi由上干和下濕兩者組成。Qi=Fi1·γ干+Fi2·γw

全浸水時(shí)，F(xiàn)i1=0，未浸水時(shí)，F(xiàn)i2=0;γ干與γw分別為填土的干、濕重度。

法向力Ni=Qicosαi(近似取 αi=α'i);

圖1 浸水土條示意圖

摩擦力Ni·fx;

黏結(jié)力cx·li;

其中fx與cx表示有浸水與非浸水之分，而且未浸水時(shí)取f2與c2為零，全浸水時(shí)取fx與cx為零，部分浸水時(shí)f1＞f2及c1＞c2。li為土條的滑動(dòng)圓弧長(zhǎng)，不論浸水與否，近似取同一數(shù)值。

切向力Ti=Qisin αi(有正、負(fù)之分);

動(dòng)水壓力D=F2·γ0·I;

其中γ0為水的相對(duì)密度，I為浸水線的水力坡降，d為動(dòng)水壓力的力臂。

已知填土的滲透系數(shù)Kw(m/s)時(shí)

浸水路堤的邊坡穩(wěn)定系數(shù)

某浸水路堤Hi=13.0 m，堤頂寬B=10.0 m，設(shè)計(jì)最大水深為7.0 m，擬定橫斷面見圖1。試驗(yàn)得知:土的重度γ =25.48 kN/m3，干重度 γ干=18.13 kN/m3，孔隙率 η =31%，φ1=26°，φ2=22°，c1=14.7 kPa，c2=7.84 kPa，換算土柱高h(yuǎn)0=1.0 m。試計(jì)算其邊坡穩(wěn)定性。

圖2 浸水路堤穩(wěn)定性計(jì)算圖式(尺寸單位:m)

按條分法的步驟如下:

(1)按1∶50比例作圖，用4.5 H法作圓心輔助線，定圓心O(本例僅計(jì)算一個(gè)滑動(dòng)面)劃分九個(gè)土條，R=29.6 m，d=25.0 m，干土條l1=7.3 m，取 I=0.08。

(2)分別量取各土條重心與豎軸的間距ai(右正左負(fù))，計(jì)算α;量面積Fi(干與濕分開)，分別計(jì)算重力Qi。

其中溫重度

γw=(γ - Δ0)(1- η)=(25.84-9.80)(1-0.31) =10.82 kN/m3;

(3)量滑動(dòng)圓弧兩端點(diǎn)對(duì)豎軸的間距，計(jì)算圓心角α0和全弧長(zhǎng)L，浸水圓弧長(zhǎng)l2=L-l1=38.7(m);

(4)分別計(jì)算各土條圓弧面上的法向力Ni與切向力Ti(區(qū)分正負(fù))，以上所有計(jì)算結(jié)果，列于表1中。

表1 條分法浸水路基穩(wěn)定性驗(yàn)算表

(5)計(jì)算動(dòng)水壓力D=I·γ0·∑F2=0.08 ×209.0 ×9.8=163.9 kN，f1=tanφ1=0.487 77，f2=tanφ2=0.404 0;

(6)由式(1)

結(jié)論，本例第一個(gè)圓心的K值，不符合穩(wěn)定要求，應(yīng)重新設(shè)計(jì)后再計(jì)算，直到同一個(gè)圖式經(jīng)3～5個(gè)以上圓心試算后，取Kmin判別穩(wěn)定性。

U416.1

C

1008-3383(2012)03-0010-01

2011-12-19