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; 考虑地下水位影响;
基坑外侧水位到坑顶的距离(m):1.56; 基坑内侧水位到坑顶的距离(m):14.000;
放坡参数:
序号 放坡高度(m) 放坡宽度(m) 平台宽度(m) 条分块数 0 3.50 3.50 2.00 0.00 1 4.50 4.50 3.00 0.00 2 6.20 6.20 3.00 0.00
荷载参数:
序号 1 类型 满布 面荷载q(kPa) 10.00 基坑边线距离(m) 宽度(m) 0.00 0.00
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土层参数:
序号 1 土名称 粉质粘土 土厚坑壁土的重坑壁土的内度(m) 度γ(kN/m3) 摩擦角φ(°) 15 20.5 10 粘聚力(kPa) 10 饱容重(kN/m3) 20.5
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。
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。
三、计算公式:
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式子中:
Fs --土坡稳定安全系数; c --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条土到滑动圆弧圆心与竖直方向的夹角; φ --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;
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其中,根据几何关系,求得hi为:
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
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:
四、计算安全系数:
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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)
第1步 1.391 45.259 -0.038 8.449 8.449
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) 径R(m)
第2步 1.321 52.516 -0.028 18.947 18.947
示意图如下:
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计算步数 安全系数 滑裂角(度) 圆心X(m) 圆心Y(m) 径R(m)
第3步 1.325 55.011 0.279 26.296 26.298
示意图如下:
计算结论如下:
第 1 步开挖内部整体稳定性安全系数 Fs= 1.391>1.30 满足要求!
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[标高 -5.000 m]
第 2 步开挖内部整体稳定性安全系数 Fs= 1.321>1.30 满足要求! [标高 -10.000 m]
第 3 步开挖内部整体稳定性安全系数 Fs= 1.325>1.30 满足要求! [标高 -13.000 m]
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附图一 基坑平面布置图 附图二 基坑开挖平面示意图 附图三 基坑开挖断面图
附进度表 浓密池及泵房施工进度计划
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