理正边坡稳定分析说明2

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5.3.3.3 稳定渗流期安全系数同水位降落期的有效应力法,参见公式(5.3.3.2-2)。不同情况下抗剪强度指标的测定方法参见下表: 5.4 《碾压式土石坝设计规范SL274-2001》图5.4-1 碾压式土石坝规范求安全系数 抗剪强度指标的测定和应用表5.3-1控制稳定的时期强度计算方法土类使用仪器试验方法与代号强度指标试样起始状态施 工 期有效应力法无粘性土直剪仪慢剪C'、φ填土用填筑含水量和填筑密度的土,地基用原状土三轴仪排水剪(S或CD)粘性土饱和度小于80%直剪仪慢 剪三轴仪不排水剪测孔隙压力(Q或uu)饱和度大于80%直剪仪慢 剪三轴仪固结不排水剪测孔隙压力(R或Cu)总应力法粘性土渗透系数10-7cm/s直剪仪快 剪Cu、φu任何渗透系数三轴仪不排水剪(Q或uu)稳定渗流期和水库水位降落期有效应力法无粘性土直剪仪慢剪C'φ'  Ccuφcu同上,但要预先饱和三轴仪排水剪(S或CD)粘性土直剪仪慢剪水库水位降落期总应力法粘性土三轴仪固结不排水剪测孔隙压力(R或CD)注:当试验方法为十字板剪切试验时,需输入土层的抗剪强度τ0及强度随深度增长系数m,则地层中任意点的抗剪强度为τ=τ0+mZ,进行整体稳定分析时,取内摩擦角为0,粘聚力为τ进行计算。5.4.1 瑞典条分法5.4.1.1 施工期安全系数5.4.1.1.1 总应力法   (5.4.1.1-1)                      (5.4.1.1-2)式中:5.4.1.1.2 有效应力法参见5.4.1.1.1节计算。其中孔隙水压u算采用计算公式:                      (5.4.1.1.2-1)                       (5.4.1.1.2-2)式中:W——条块重(kN);W1——在坝坡外水位以上的条块湿重(kN);W2——在坝坡外水位以下的条块浮重(kN);Q、V——分别为水平和垂直地震惯性力(kN)(向上为负,向下为正);u——作用于土条底面的孔隙压力(kPa),取0;b——土条宽度(m);α——条块重力线与通过此条块底面重点的半径之间的夹角(度);cu、φu——土条底面的强度指标(kPa)、(度),参见表5.4-1;MC——水平地震惯性力对圆心的力矩(kN.m);R——圆弧半径(m)。γW——水容重(kN/m3);Z——坝坡外水位高出条块底面中点的距离(m);u——作用于土条底面的孔隙压力(kPa);u0——施工期孔隙压力(kPa);B——孔隙压力系数,用户交互;γ——某点以上土的平均容重(kN/m3);h——某点以上的填土高度(m)。 注意:1.强度指标c'、φ'取值参见表5.4-1;2.孔隙水压<0时,处理为0。5.4.1.2 水位降落期安全系数5.4.1.2.1 总应力法   (5.4.1.2-1)                      (5.4.1.2-2)                     (5.4.1.2-3)                     (5.4.1.2-4)                      (5.4.1.2-5)式中:W——水位降落前条块重(kN);W1——水位降落前坝坡外水位以上的条块湿重(kN);W2——水位降落前坝坡外水位以下的条块浮重(kN);W'——水位降落后条块重(kN);W1'——水位降落后坝坡外水位以上的条块湿重(kN);W2'——水位降落后坝坡外水位以下的条块浮重(kN);γW——水容重(kN/m3);Z'——浸润线到条块底面中点的距离(m);Z——坝坡外水位高出条块底面中点的距离(m);b——土条宽度(m);β——条块重力线与通过此条块底面重点的半径之间的夹角(度);Ccu、φcu——土条底面的强度指标(kPa)、(度),参见表5.4-1;u——作用于土条底面的孔隙压力(kPa);ui——水库水位降落前坝体中的孔隙压力(kPa)。5.4.1.2.2 有效应力法参见5.4.1.1.1节计算。其中孔隙水压u算采用计算公式:                      (5.4.1.2-6)式中: 注意:1.强度指标c'、φ'取值参见表5.4-1;2.孔隙水压<0时,处理为0。5.4.1.3 稳定渗流期安全系数参见5.4.1.1.1节计算。其中孔隙水压u算采用计算公式:                     (5.4.1.3-1)式中: 注意:1.强度指标c'、φ'取值参见表5.4-1;2.孔隙水压<0时,处理为0。5.4.2 简化Bishop法(5.4.2-1)                       (5.4.2-2)式中:u——作用于土条底面的孔隙压力(kPa);ui——水位降落后的孔隙水压(kPa),计算参见公式(5.4.1.2-5);γW——水容重(kN/m3);Z——坝坡外水位高出条块底面中点的距离(m)。u——作用于土条底面的孔隙压力(kPa);ui——稳定渗流期的孔隙水压(kPa),计算参见公式(5.4.1.2-5);γW——水容重(kN/m3);Z——坝坡外水位高出条块底面中点的距离(m)。 注意:对施工期、水库水位降落期和稳定渗流期孔隙水压的考虑参见5.4.1节。5.4.3 JanBu法《碾压式土石坝设计规范SL274--2001》规范未提供具体公式,参照通用方法得到以下公式:(5.4.3-1)                       (5.4.3-2)式中: 注意:对施工期、水库水位降落期和稳定渗流期孔隙水压的考虑参见5.4.1节。 W——条块重(kN);W1——在坝坡外水位以上的条块湿重(kN);W2——在坝坡外水位以下的条块浮重(kN);V——垂直地震惯性力(kN)(向上为负,向下为正);u——作用于土条底面的孔隙压力(kPa),取0;b——土条宽度(m);α——条块重力线与通过此条块底面重点的半径之间的夹角(度);c'、φ'——土条底面的强度指标(kPa)、(度),参见表5.4-1;MC——水平地震惯性力对圆心的力矩(kN.m);R——圆弧半径(m)。W——条块重(kN);W1——在坝坡外水位以上的条块湿重(kN);W2——在坝坡外水位以下的条块浮重(kN);V——垂直地震惯性力(kN)(向上为负,向下为正);u——作用于土条底面的孔隙压力(kPa),取0;b——土条宽度(m);α——条块重力线与通过此条块底面重点的半径之间的夹角(度);c'、φ'——土条底面的强度指标(kPa)、(度),参见表5.4-1;MC——水平地震惯性力对圆心的力矩(kN.m);R——圆弧半径(m)。 抗剪强度指标的测定和应用表5.4-1控制稳定的时期强度计算方法土类使用仪器试验方法与代号强度指标试样起始状态5.4.4 组合强度的抗剪强度指标采用原则非线性控制为组合强度时,抗剪强度指标的整理和采用应按下述原则进行:1、确定填土的强度包络线时,采用图5.4.4-1中的直线1和2下包线abc;2、在没有条件通过试验确定接触面的抗剪强度包线时,应分别测得砂土强度包线OAB和粘土的强度包线FAD,采用OAD线作为接触面的抗剪强度包线,如图5.4.4-2所示。              图5.4.4-1强度包线组合图                                       图5.4.4-2 砂土粘土接触面的抗剪强度5.5 《浙江省海塘工程技术规定》施 工 期有效应力法无粘性土直剪仪慢 剪(S)C'、φ'填土用填筑含水量和填筑容重的土,坝基用原状土三轴仪固结排水剪(CD)粘性土饱和度小于80%直剪仪慢 剪三轴仪不排水剪测孔隙压力(UU)饱和度大于80%直剪仪慢 剪(S)三轴仪固结不排水剪测孔隙压力(CU)总应力法粘性土渗透系数10-7cm/s直剪仪快 剪(Q)Cu、φu任何渗透系数三轴仪不排水剪(UU)稳定渗流期和水库水位降落期有效应力法无粘性土直剪仪慢 剪(S)C'φ'同上,但要预先饱和,而浸润线以上的土不需饱和三轴仪固结排水剪(CD)粘性土直剪仪慢 剪(S)三轴仪固结不排水剪测孔隙压力(CU)或固结排水剪(CD)水库水位降落期总应力法粘性土渗透系数<10-7cm/s直剪仪固结快剪(R)Ccuφcu任何渗透系数三轴仪固结不排水剪(CU)注:表内施工期总应力法抗剪强度为坝体填土非饱和土,对于坝基饱和土,抗剪强度指标应改为Ccu、φcu。          不考虑工期,土层抗剪强度指标按规程应用总应力法指标。5.5.1 瑞典条分法同《堤防工程设计规范GB50286-98》稳定渗流期计算方法,参见5.2.1.3节。5.5.2 简化Bishop法同《堤防工程设计规范GB50286-98》稳定渗流期计算方法,参见5.2.2.3节。5.5.3 JanBu法同《堤防工程设计规范GB50286-98》稳定渗流期计算方法,参见5.2.3.3节。5.6 港工行业港工行业使用理正边坡稳定软件应注意以下几点:港工行业主要有两种稳定分析方法:一般方法及简单条分法。没有直接的对应选项,可选择替代的方法计算。1.采用港工规范中的一般方法分析边坡稳定时,按下列操作:⑴在边坡稳定软件中选择《碾压土石坝设计规范(SL274—2001)》规范;⑵计算工期选择“稳定渗流期”;⑶稳定分析方法选择“简化Bishop法”;⑷土层的抗剪强度指标,根据实际情况交互,固结快剪强度指标、有效强度指标或总强度指标。2.采用港工行业中的简单条分法分析边坡稳定时,按下列操作(注意:简单条分法不考虑水的作用,因此,本方法仅适用于没有水或水位在滑面以下的情况):⑴在边坡稳定软件中选择《碾压土石坝设计规范(SL274—2001)》规范;⑵计算工期选择“稳定渗流期”;⑶稳定分析方法选择“瑞典条分法”;⑷土层的抗剪强度指标同上。3.考虑地震作用的边坡稳定分析,除增加地震作用影响外,港工规范计算式同简单条分法计算式。(我们认为,对于有水并且考虑地震作用的情况,可以采用一般方法分析,我们的计算式中可以考虑地震作用)。4.采用理正边坡稳定软件计算所得的稳定安全系数应不小于港工行业中相应规定的抗力分项系数和综合分项系数的乘积,综合分项系数一般取1.0。5.7 其它因素的影响5.7.1 关于渗透力按照边坡稳定有效应力分析方法的基本理论,对渗透力的考虑有两种情况。第一种情况取土骨架为隔离体,安全系数计算公式中直接出现渗透力;第二种情况取“土骨架加水的整体”为隔离体,安全系数计算公式中不再出现渗透力。在本软件中,只有选择“通用方法”时,按第一种考虑渗透力的作用;而选择《堤防工程设计规范GB50286-98》、《碾压式土石坝设计规范SDJ218-84》、《碾压式土石坝设计规范SL274-2001》以及《浙江省海塘工程技术规定》时,按第二种情况不直接考虑渗透力的作用。 渗透力对抗滑力的贡献(分子):渗透力对下滑力的贡献(分母):⑴孔隙水压力由软件近似计算时:                       (5.7.1-1)                      (5.7.1-2)式中: ⑵当孔隙水压力由渗流方法计算时:软件根据渗流梯度场积分得到渗透力与渗透力的方向。5.7.2 关于坡面外静水压力系统将作用于斜坡上的静水压力分解成竖向压力与水平压力,分配到土条中参与稳定分析计算。不同规范不同计算时期,对静水压力的考虑也不同。“通用方法”和《浙江省海塘工程技术规定》当坡面外静水压力选择“考虑”时,静水压力参与稳定计算;《堤防工程设计规范GB50286-98》、《碾压式土石坝设计规范SDJ218-84》以及《碾压式土石坝设计规范SL274-2001》均考虑静水压力。 注意:1.静水压力计算参见5.7.3节;2.竖直坡面上的静水压力系统没有计算。5.7.3 关于外荷载本软件中设置外荷载,是为了能做边坡在各种复杂受力情况下的稳定分析,如模拟行车荷载、浪压力、边坡上的已有建筑物荷载、船舶的冲击力等等。外荷载竖直方向的分量直接叠加到土条的重量中,当作土条重量对待;水平方向的分量对安全分析的贡献如下:Di

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