黏聚力与内摩擦角背景下的路堤边坡稳定性探讨
黏聚力与内摩擦角互相关性对边坡稳定可靠度的影响
指标中黏聚力c 与内摩擦角φ 的互相关性会对边坡
稳定可靠度分析产生一定影响。因此,在边坡稳定
分析中应明确c,φ 的互相关性对可靠度的影响力。
本文基于3 种计算假定和5 类土工参数组合, 以c,φ 互相关性对边坡稳定可靠度的影响进行分 析,其研究成果供边坡稳定性分析参考。
图1 费兰纽斯模型
本文采用费兰纽斯模型建立极限状态方程
任世杰,等:黏聚力与内摩擦角互相关性对边坡稳定可靠度的影响
·47·
: DOI 10. 13379 / j. issn. 1003 8825. 2019. 05. 09
黏聚力与稳内定摩可擦靠角度互的相影关响性对边坡
任世杰,黄 哲,韩宜均
(1 西南交通大学土木工程学院,成都 610031;2 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点试验室,成都 610031)
=
FXi
(
X
i
)
(2)
( ) () fX′i
(
X
i
)
=
1
σX′i
X
i
- μX′i
σX′i
= fXi ( X i )
3
式中, (·)和(·)为标准正态的累积分布函数和 Φ
取强度指标的概型分布以及将相关非正态变量转化 概率密度函数,由式(2)、式(3)可得
为独立相关变量的方法。 有许多学者根据自己的试验成果认为土体强度
边坡稳定性分析是岩土工程领域中一项重要的 斯模型 。 [1-2]
研究课题,运用可靠度理论进行边坡稳定分析逐渐 费兰纽斯模型,见图1。
被广泛应用。工程中,常常仅依据基本随机变量的
统计参数和概型分布进行可靠度计算分析,忽略了
土工参数之间的互相关性对可靠度的影响。而岩土
红粘土路堑边坡稳定因素敏感性正交试验分析
文章 编号 :10 8 2 (0 10 — 0 9— 3 0 3— 8 5 2 1 )5 0 5 0
影响边坡稳定 的因素很多 ,如边坡所在 的场地地 形地貌 、地层 的岩土特征 、岩土体结构 特征 、地下水 特 征 、气 候条件 、地表水 的活动规律 、地 表植被特征 以及人类 活动状况等 。但在一定条件 下 ,起 控制作用 的因素往 往只有 少数 几个 ’ 。本文 针对武 广客 运专 线 泉 口工 点红粘土路 堑边坡 ( 台阶 )的具体 特性 , 无 采 用正交试 验结 合数值计算 的方法 ,通过 电算和数理 统计 分析来评价边坡稳定影响 因素 的敏感 性 ,使得工
程设计人 员可对 各影响 因子的敏感性相对 大小有一个 清 晰的认识 。
1 正 交 试 验 设 计
验 结果作极差 分析 、 ( ) 方差分 析 、回归 分析 等 , 协 在本 文中采用极 差分析对各 因素进行 敏感性 分析。
2 强 度 折 减 法
2 1 强度 折减原 理 .
强度折减法 的基本原理就是逐渐减 少土体 的抗 剪 强度参数 直至土坡破坏 ,其减少 的倍数被定 义为安 全 系数 。对 于摩尔 一 库仑材料 ,强度折减 安全系数可 表
摘 要 :通过正 交设计 ,结合 内嵌 强度折减 法的 F A L C有限差分程序和数 理统计分析 方法 ,对武
广客运专线泉 口红粘 土路堑边坡 的稳 定影响 因素诸如 粘 聚力、 内摩 擦 角、滑体 密度 、地 下 水位 、坡 比、剪胀 角等进行 了敏感性 分析 ,然后采 用极 差分析 对其进行 了评价。结果表 明 ,对红粘土路 堑边坡
作者简 介 :方
薇 ( 94一) 18 ,男 ,湖南 岳阳人 。博 士研究 生,主
要 从 事 路 基 、边 坡 及 支 挡 结 构 的 研 究 。 Ema : — i l
边坡的稳定性分析
振动作用
累积效应。边坡中由地震引起的附加力,通常以 边坡变形体的重量W与水平地 震加速度Kc之积表示, 即为KcW。在边坡稳定性计算中,一般将地震附加力 考虑为水平 指向坡外的力。边坡岩土体位移量的大 小不仅与震动强度有关,也与经历的震动次数有 关 ,频繁的小震对斜坡的累进性破坏起着十分重要的作 用,其累积效果使影响范围内的岩 体结构松动,结 构面强度降低。
图2-9某露天矿山爆破效应分区 (a)直接破碎区;(b)岩体崩坍区;(c)松动区;(d)地表变形裂缝区
效应分区
贵州大学
边坡形状与断面形态
边坡形状及表面形态指边坡的外形、坡高、坡度 、断面形态以及边坡临空程度等。目前的稳定性分 析方法通常把边坡看成二维,且假定边坡从坡顶到 坡底是一个平面;而实际 上边坡在平面图上总是弯 曲的,在断面图上往往也是弯曲的。边坡形态对边 坡稳定有一定程度的影响,主要表现在以下方面。 A.边坡外形 B.边坡坡度和坡高 C.边坡断面形态
贵州大学
二、水化学作用对岩土体的影响
在岩土体遇水的情况下,受水化学作用后产生 的易溶矿物随水流失,而难溶或结晶矿物则残留原 地,结果致使岩土体的孔隙增大,岩土体因此变得 松散脆弱。当岩土失水又浸水时,某些矿物与进入 岩土颗粒孔隙中的水作用后出现体积膨胀的现象, 这种体积膨胀是不均匀的,从而使得岩土体内部产 生了不均匀的应力,最终导致了矿物颗粒的碎裂解 体,表现出土体软化和崩解。于是岩土的内摩擦角 和粘聚力随之而减小。而边坡地下水位的升降正是 诱发岩土浸水—失水—再浸水这一反复循环的直接 因素,因此,对边坡变形的发展有着较大的影响。
四、水的物理作用
水对边坡岩土体的作用是多方面的,包 括材料性质、软化、冲刷等,这些作用都 将影响边坡的稳定性。一般而言,水的物 理作用往往具有突发性,从而对边坡的稳 定性构成较大的威胁。
路基边坡稳定性分析图文.pptx
BL
式中 n—横向分布车数,取车道数; G—车辆重力; —填料容重; L—车辆纵向分布长度(前后轮外侧); B—车辆分布宽度。
第17页/共38页
车辆纵向分布长度(前后轮外侧)
汽车-10、15级重车,G=150、200kN,L=4.2m,用于四级公路计算 汽车-20级重车,G=300kN,L=5.6m,用于一、二、三级公路计算 汽车超-20级重车,G=550kN,L=13m,用于高速公路计算 履带车-50,G=500kN,L=4.5m;挂车-80、100、120,L=6.6m。
到指向土体内部的动水压力作用,增加了路堤的稳定性。 当水位下降时,其动水压力方向指向土体外面,剧烈
地破坏边坡的稳定性,并可能产生边坡凸起或滑坡现象。
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一、动水压力的作用和计算
1 浸水路堤的特点 建筑在桥头引道,河滩及河流沿岸,受到季节性或
长期浸水的路堤,称为浸水路堤。 (1)稳定性受水位降落的影响 当水位上涨时,土体除承受向上的浮力外,土粒还受
E T R Q sin 1 (Q cos tan cL)
K
K
※当验算设得下滑力E为零或负值时,此路堤可认为 是稳定的即: E≤0路堤稳定
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2、折线滑动面稳定性验算 步骤: ①将折线划分为几个直线段路堤按各直线划分为若干块土体 ②从上侧山坡到下侧山坡,逐块计算每块沿滑动面的下滑力 ③最后一块土体下滑力大于零不稳定,小于或等于零稳
Si
Wi
xi R
Qi
zi R
Ks
(cili Ni fi ) Si
Ks
(cili Ni fi )
(wi
xi R
Q
zi ) R
第三章-边坡稳定性分析
④以圆心o为转动圆心,半径R为力臂。 计算滑动面上各点对o点的滑动力矩和抗
滑力矩。
M 滑动 (Ti Ti)R
⑤求稳定系数k
⑥再假定几个可能的滑动面,计算相应k值 在圆心辅助线MI上绘出,稳定系数k1, k2……kn对应于O1,O2……On的关系曲线K=f (O)与曲线f(O)相切即为极限滑动面kmin 在1.25~1. 5之间 ⑦稳定系数k取值 [k]=1.25~1.50
第三章 边坡稳定性分析
c 5 ~ 20KPa
第一节 概述
路基在常年大气雨雪的作用下,土的粘聚 力和内摩擦角减小,边坡可能出现滑坍失 稳。因此,高填深挖路基、桥头引道和沿 河路堤等都要作稳定性验算。
一、边坡稳定原理与方法
(一)边坡稳定原理 1、破裂面 (1)用力学方法进行边坡稳定性分析时, 为简化计算,都按平面问题处理 (2)松散的砂性土和砾石内摩擦角较大, 粘聚力较小,破裂面近似直线破裂面法。 (3)粘性土粘聚力较大,内摩擦角较小, 破裂时滑动面为圆柱形、碗形,近似于圆 曲面,采用圆弧破裂面法
※路堤各层填料性质不同时,所采用验算数据可按加权平 均法求得。
(二)边坡稳定分析的边坡取值
边坡稳定分析时,对于折线形边坡或阶梯 形边坡,在验算通过坡脚破裂面的稳定性 时,一般可取坡度平均值或坡脚点与坡顶 点的连线坡度。
(三)汽车荷载当量换算
路基承受自重作用、车辆荷载(按车 辆最不利情况排列,将车辆的设计荷 载换算成相当于土层厚度h0 ) h0称为车辆荷载的当量高度或换算高 度。
当计算k小于容许值[k]应放缓边坡,重新拟 订横断面,再按上述方法进行边坡稳定性分析
2、危险圆心辅助线的确定
(1)4.5H法 ①由坡脚E向下引垂线量取路堤高H ②由F沿水平线量取4.5H设M ③计算平均边坡io,并连接ES虚线,在E点作与边坡夹角β1,S点作 与水平线夹角β2的两直线EI、SI交与I点 ④连接MI并向外延伸 ,则此线即为圆心辅助线, 4.5H法精确,用于分析重要建筑物的稳定性
边坡稳定计算书
路基边坡稳定性分析本设计计算内容为广西梧州绕城高速公路东段k15+400~k16+800路段中出现的最大填方路段。
该路堤边坡高22m,路基宽26m,需要进行边坡稳定性验算。
1.确定本设计计算的基本参数本段路段路堤边坡的土为粘性土,根据《公路路基设计规范》,取土的容重γ=18.5kN/m³,粘聚力C=20kpa,内摩擦角C=24º,填土的内摩擦系数ƒ=tan24º=0.445。
2.行车荷载当量高度换算高度为:25500.8446(m)5.512.818.5NQhBLλ⨯===⨯⨯h0—行车荷载换算高度;L—前后轮最大轴距,按《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)规定对于标准车辆荷载为12.8m;Q—一辆车的重力(标准车辆荷载为550kN);N—并列车辆数,双车道N=2,单车道N=1;γ—路基填料的重度(kN/m3);B—荷载横向分布宽度,表示如下:(N1)m dB Nb=+-+式中:b—后轮轮距,取1.8m;m—相邻两辆车后轮的中心间距,取1.3m;d—轮胎着地宽度,取0.6m。
3. Bishop法求稳定系数K3.1 计算步骤:(1)按4.5H 法确定滑动圆心辅助线。
由表查得β1=26°,β2 =35°及荷载换算为土柱高度h0 =0.8446(m),得G点。
a .由坡脚A 向下引竖线,在竖线上截取高度H=h+h0(h 为边坡高度,h0 为换算土层高)b.自G 点向右引水平线,在水平线上截取4.5H,得E 点。
根据两角分别自坡角和左点作直线相交于F 点,EF 的延长线即为滑动圆心辅助线。
c.连接边坡坡脚A 和顶点B ,求得AB 的斜度i=1/1.5,据此查《路基路面工程》表4-1得β1,β2。
图1(4.5H 法确定圆心)(2)在CAD 上绘出五条不同的位置的滑动曲线 (3)将圆弧范围土体分成若干段。
(4)利用CAD 功能读取滑动曲线每一分段中点与圆心竖曲线之间的偏角αi (圆心竖曲线左侧为负,右侧为正)以及每分段的面积S i 和弧长L i ; (5)计算稳定系数:首先假定两个条件:a,忽略土条间的竖向剪切力X i 及X i+1 作用;b,对滑动面上的切向力T i 的大小做了规定。
碎石土的粘聚力和内摩擦角
碎石土的粘聚力和内摩擦角一、引言碎石土是由颗粒较大的石块、石渣、砾石等组成的土壤,具有较高的排水性和承载力。
而碎石土的粘聚力和内摩擦角则是影响其力学性质和工程应用的重要参数。
本文将从理论和实践的角度,探讨碎石土的粘聚力和内摩擦角的含义、影响因素以及工程应用。
二、粘聚力的定义和影响因素粘聚力是指土壤颗粒之间的吸附力,是土壤颗粒之间的相互作用力。
影响粘聚力的因素主要包括土壤颗粒的形状、颗粒之间的接触面积、颗粒表面的吸附水分等。
粘聚力的大小直接影响着土壤的稳定性和抗剪强度。
三、内摩擦角的定义和计算方法内摩擦角是指土壤颗粒之间的摩擦阻力,是土壤颗粒在受到外力作用时发生相对滑动的能力。
内摩擦角的大小取决于土壤颗粒的形状、颗粒之间的几何结构以及颗粒表面的粗糙程度。
内摩擦角的计算方法通常采用剪切试验和直剪试验等。
四、粘聚力和内摩擦角的关系粘聚力和内摩擦角是碎石土力学性质的重要参数,它们的大小直接影响着碎石土的承载力和稳定性。
一般来说,粘聚力越大,内摩擦角越小,土壤的抗剪强度越高;反之,粘聚力越小,内摩擦角越大,土壤的抗剪强度越低。
因此,在工程设计和施工中,需要根据具体情况来调整碎石土的粘聚力和内摩擦角,以保证工程的安全和可靠。
五、碎石土的工程应用碎石土由于其良好的排水性和承载力,被广泛应用于道路、堤坝和地基处理等工程中。
在道路工程中,碎石土常用作路基和路面的基层材料,其粘聚力和内摩擦角的调整对道路的稳定性和抗剪强度至关重要。
在堤坝工程中,碎石土可用作堤坝的筑坝材料,其粘聚力和内摩擦角的合理选择可以提高堤坝的抗滑稳定性。
在地基处理中,碎石土可以用于地基加固和软基处理,其粘聚力和内摩擦角的调整可以提高地基的承载能力和稳定性。
六、结论碎石土的粘聚力和内摩擦角是影响其力学性质和工程应用的重要参数。
粘聚力和内摩擦角的大小直接影响碎石土的承载力和稳定性。
在工程设计和施工中,需要根据具体情况来调整碎石土的粘聚力和内摩擦角,以保证工程的安全和可靠。
季节冻土区路堤边坡稳定性影响因素研究
温
建
筑
技
术
21 00年第 1 ( 期 总第 19期) 3
季 节 冻 土 区路 堤 边 坡 稳 定 性 影 响 因 素 研 究
徐学 燕 , 马Βιβλιοθήκη 顺 , 李治 国 ( 哈尔 滨 工 业 大 学 土木 工 程 学 院 , 哈 尔 滨 10 9 ) 5 0 0
【 摘 要】 以哈大客运专线试验段 D K 9 9 8 3 62+ 4 路堤稳定性试 验断面为基 础, 针对融化期 ( … ) 45 6 7 路堤填
【 中图分类号 】 T 452 U7. f 文献标 识码 】 B 【 文章编号 】 10 —66 (000 ~ 06 2 0 1 842 1)1 08 —0
目前 , 对非冻土区边坡稳定性影响 因素 已经进行
了大 量深 入 的研 究 , 为边 坡稳定 性 主要 受容 重 、 认 粘 结力 、 内摩擦 角、 坡面角 、 边坡高度、 孔隙水压力、 降雨 、 地下水 等 因素影 响l 。冻 土地 区路 堤与一 般地 区路 1 j
土( 见表 1表 2 两 种不 同 的路 堤 填 土材 料 对 路 堤 边 坡 、 )
稳定 安全系数 、 路堤 坡脚水 平位移 的影响 , 分析融 化 阶段 (、 、、 月 ) 456 7 高填路堤填土材料对其边坡 稳定性
的影 响 。模 型 计 算 简 图 采 用 哈 大 客 运 专 线 试 验 段 路 堤断面图 , 图 1 示 。 如 所 由图 2 土材 料对 边 坡稳 定 安全 系数 影 响 曲线 可 填 知 , 质 粘土 路 堤 填 土 材 料 在 融 沉 期 稳 定 安 全 系 数 最 粉 大 为 15 , 小 为 10 , 据 《 路 路 基 设 计 规 范 》 .5 最 .8根 铁 中
基于粘聚力与摩擦角的路堤边坡稳定性敏感分析
( 1 . K e y L a b o ra o n f o r G e o m e c h a n i c s a n d E m b a n k m e n t E n g i n e e r i n g ,
H o h a i U n i v e r s i t y ,N a n i f n g,J i a gs n u 2 1 0 0 9 8 ,C h i n a ;
2 . G e o t e c h n i c a l E n g i ee n i r g n R e s e a r c h I n s t i t u t e ,H o h a i U i n v e r s i t y ,N a n j i g ,J n i a gs n u 2 1 0 0 9 8 ,C h i a; n
S e n s i t i v i t y An a l y s i s o n S t a b i l i t y o f Emba n k me n t S l o p e Ba s e d o n Co h e s i o n a n d Fr i c t i o n An g l e
Ab s t r a c t :W i t h t h e us e o f F LAC川 .t he e mb a n k me n t wi t h he t h e i g h t b e t we e n 4 m nd a 8 m nd a it w h t h e s l o p e b e t we e n
nd a t h e s e ns i t i v i t y na a l y s i s i s ls a o c o n d u c t e d.Th e r e s u l t s s h o w t h a t u n d e r t h e c h ng a e o f t h e c o h e s i o n o r f r i c t i o n a n g l e lo a n e,t h e r e l a t i o n s h i p b e t we e n he t s a f e t y f a c t o r nd a c o h e s i o n i s p a r bo a l i c a p p r o x i ma t e l y,a n d t h e r e l a t i o n s h i p b e we t e n
路堤稳定性的探讨与研究
一
,
基 于一 段 时 间观 测 而 得 到 的预 测 值 是 比较 科 学 和
合 理 的 。但 要 真 正 掌 控 铁 路 运 营 期 间 的 即 时 工 后 沉 降 , 立无 间 断 的实时 监测 体 系是 比较好 的方法 , 些 建 有
工 程人 员 已经 在此 方 面展 开工作 。 参 考 文 献
改进 , 地基 稳定 性 问题建 立 了理论 上严 谨 , 对 应用 性广 泛 的统一 分析 方法 , 该方 法 的突 出特 点 是无 需 事先 假
性、 复杂 的边 界条 件 以及实 际 的荷载 经历 , 计算 出路 堤 的稳 定 系数及 最 危 险滑面 位置 。
理论确 定 了地 基破 坏 面 的形 状 。
3 潜在 滑 移 线 理 论 在 路 堤 稳 定 分 析 中应 用 的 研 究
3 1 研 究现 状 .
张 国祥 提 出潜 在 滑移 线 ( ) 面 理论 , 将 其 应用 并
在边坡 稳 定性 分 析 中 。李 丹 峰 _ 以该 理 论 为基 础 , 8
[ ] 杨涛 , 国维 , 伟 清. 9 李 杨 基于 双 曲线 法 的分级 填筑 路堤 沉 降预测
[ ] 岩土力 学 ,0 4 2 (O J. 2 0 ,5 1 ) [O]T 1o 1 B o 叭—2 o 铁路路基设计规范 [ ] 05 S
到桩端 以下一定深度的土层 中, 但是 由于桩体碎石未 胶结 , 体加 固 区内也有 部 分沉 降压 缩 , 桩 另外 它 可 以充
动 面对 应 的安 全 系数 即为路 堤稳 定 系数 。
收 稿 日期 :0 1 2一O 2 1 一l 6 作 者简介 : 李丹峰 (9 2 ), ,0 6毕业 于中南大 学土木 建筑学 院岩 18 一 男 20 土工程专业 , 工学硕士 , 工程师 。
关于岩体黏聚力与内摩擦角取值方式的探讨
关于岩体黏聚力与内摩擦角取值方式的探讨下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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路基挡墙地基土的内摩擦角和粘聚力
路基挡墙地基土的内摩擦角和粘聚力
路基挡墙和地基土的内摩擦角和粘聚力是土工工程中重要的参数。
内摩擦角是指土体内部颗粒之间的摩擦阻力,它影响土体的稳定性;粘聚力是指土体内部颗粒之间的吸附力和化学作用力,它影响土体的承载能力。
在路基挡墙和地基土的设计和施工中,必须考虑这两个参数的影响。
内摩擦角和粘聚力的大小主要取决于土壤类型,水分含量和孔隙率等因素。
土壤类型不同,内摩擦角和粘聚力也会有所不同。
一般来说,黏性土的粘聚力较大,而砂质土的内摩擦角较大。
此外,土壤中的水分含量和孔隙率也会影响内摩擦角和粘聚力的大小。
在路基挡墙和地基土的设计和施工中,必须根据实际情况确定土壤类型和水分含量,然后通过实验或经验公式等方法测定内摩擦角和粘聚力的值,以保证工程的安全性和可靠性。
同时,在施工过程中,还应按照设计要求进行土壤的加固和加强,以增加内摩擦角和粘聚力的值,从而提高土体的稳定性和承载能力。
- 1 -。
路基挡墙地基土的内摩擦角和粘聚力
路基挡墙地基土的内摩擦角和粘聚力
路基挡墙地基土的内摩擦角和粘聚力是土壤力学中重要的参数
之一。
内摩擦角是指土体在受到剪切力时,其内部粒子之间的摩擦阻力与垂直于剪切面的正压力之比。
粘聚力是指土体中粒子之间的吸附力和吸附力的作用。
路基挡墙的设计需要考虑土的强度和稳定性,因此需要了解土的内摩擦角和粘聚力。
这些参数的测定方法包括直接剪切试验和间接试验。
直接剪切试验是将土样置于剪切盘上,施加剪切力和正应力以测定土的内摩擦角和粘聚力;间接试验方法包括标准贯入试验、压缩试验和剪切试验。
路基挡墙的设计还需要考虑土的压缩性和稳定性,这些参数可以通过土的压缩性和压缩模量来评估。
压缩试验是一种测定土压缩性和压缩模量的常用方法,通常包括单轴压缩试验和三轴压缩试验。
在路基挡墙设计中,需要根据土的内摩擦角、粘聚力、压缩性和稳定性等参数考虑土的选址和处理方式,以确保其稳定性和可持续性。
- 1 -。
反算法中粘聚力和内摩擦角或综合内摩擦角经验确定
反算法中粘聚力和内摩擦角或综合内摩擦角经验确定
近日来,有些同仁询问滑面参数的确定方法,依据前人的成功经验和笔者的总结,将曾经发过的一篇文章重新整理,概略如下,供参考。
1、理论上,对于粘粒含量占优的坡体,多采用选用内摩擦角而反算粘聚力;对于粗颗粒含量占优的坡体,多采用选用粘聚力而反算内摩擦角;
2、在圆弧搜索法中,粘聚力和内摩擦角的取值不同会影响潜在滑面的形态,因此,分别选取时应慎重。
3、传递系数法中,由于滑面或潜在滑面基本由人工勾绘确定,因此,粘聚力和内摩擦角的选用不会影响滑面或潜在滑面形态。
这时,粘聚力和内摩擦角选取误差会形成“翘翘板”效应,因此,粘聚力和内摩擦角其中一个选取偏小时,会使另一个反算时偏大,这对坡体潜在下滑力的影响较小,不必过于较真。
4、根据滑坡专家王恭先的经验,当滑面厚度为5m时,可取粘聚力C=5KPa,然后反算内摩擦角Φ;当滑面厚度为10m时,可取粘聚力C=10KPa,然后反算内摩擦角Φ;当滑面厚度为15m时,可取粘聚力C=15KPa,然后反算内摩擦角Φ;当滑面厚度为20m时,可取粘聚力C=20KPa,然后反算内摩擦角Φ。
但不宜再往下类推了,呵呵。
5、采用综合内摩擦角时,可采用Φu=arctan(tanΦ+C/γH)公式换算,但有时也可近似采用10KPa=0.5度进行粗略换算。
如何确定岩体的粘聚力c和内摩擦角φ
如何确定岩体的粘聚力c和内摩擦角φ岩质边坡设计计算时经常用到的两个参数:粘聚力c,内摩擦角φ。
岩块的粘聚力c,内摩擦角φ可以直接通过直剪、单轴压缩或三轴压缩试验确定,岩体的粘聚力c,内摩擦角φ《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002第4.5.4条规定:岩体内摩擦角可由岩块内摩擦角标准值按岩体裂隙发育程度乘以表4.5.4所列的折减系数确定。
表4.5.4 边坡岩体内摩擦角折减系数边坡岩体特性内摩擦角折减系数裂隙不发育 0.90~0.95裂隙较发育 0.85~0.90裂隙发育 0.80~0.85碎裂结构 0.75~0.80这里只给出了边坡岩体内摩擦角的折减系数,而没有提到岩体粘聚力的折减问题。
只有内摩擦角没有粘聚力怎么计算呢?后面的4.5.5条给出了等效内摩擦角的估算方法,用等效内摩擦角自然就不需要用粘聚力。
既然这样,4.5.4条的规定又danuel朋友上传的《三峡库区三期地质灾害防治重庆市江北区陈家馆危岩规划勘查报告》4.1.2.1岩体性质指标的标准值一节中提到“根据《工程地质勘察规范》DB50/5005-1998第8.3.1和第8.3.3有关规定:岩石物理指标标准值可视为岩体物理指标标准值;岩体内摩擦角标准值可由岩石内摩擦角标准值根据岩体完整性乘以0.80~0.95的折减系数确定;岩体粘聚力标准值由岩石粘聚力标准值乘以0.20~0.30的折减系数确定。
”我手头没有重庆市地方标准《工程地质勘察规范》DB50/5005-1998因此没有查到其原文,不过从筑龙上下到了重庆地标《工程地质勘察规范》DB50/5005-1998的升级替代版本重庆地标《工程地质勘察规范》DBJ50-043-2005。
在重庆地标《工程地质勘察规范》DBJ50-043-2005中我没有找到关于由岩块粘聚力和内摩擦角折减估算岩体粘聚力和内摩擦角的内容。
地方规范,不具有通用性,只能参考,1998已经废止,2005中删除了想关的内容,也没有添加新的规定。
基于粘聚力与摩擦角的路堤边坡稳定性敏感分析
基于粘聚力与摩擦角的路堤边坡稳定性敏感分析摘要:利用FLAC3D进行模拟,对路堤填土高度为4m~8m,坡率为1:1.5~1:1的路基进行模拟,研究在不同高度与坡率下,粘聚力与摩擦角对其稳定性影响的敏感性分析,结果表明:(1)在粘聚力或摩擦角单独变化下,安全系数与粘聚力近似呈二次抛物线的关系,与摩擦角近似呈线性关系;同时随着粘聚力或摩擦角的增加,安全系数都逐渐增大。
(2)粘聚力或摩擦角的减小对稳定性的影响大于粘聚力或摩擦角的增加对稳定性的影响。
(3)随着高度的增加,粘聚力对稳定性的影响在不断减小,而摩擦角对稳定性的影响在不断增加。
当填土高度小于7m时,粘聚力对稳定性的影响大于摩擦角对其的影响;当边坡高度为7~8m时,这两个因素对稳定性的影响差别较小,基本趋于一致。
(4)随着坡度的增加,粘聚力对稳定性的影响在逐渐增加,但增加较小,而摩擦角对稳定性的影响略有增加。
当路基边坡角在34°~ 45°时,摩擦角与粘聚力对稳定性的影响差别较小,基本趋于一致。
关键字:FLAC3D;粘聚力;摩擦角;敏感性分析;路堤边坡;稳定性路基边坡稳定,涉及到岩土工程性质,边坡的高度和角度,施工的质量和工程经济性等多方面的因素。
目前,粘聚力与摩擦角对边坡稳定性影响的文献中[1]~[9],主要是研究在某一高度或坡角下,比较这两个因素对其的影响。
但是,这样的研究有一定的局限性,主要原因如下:(1)随着高度或坡角的变化,粘聚力与摩擦角对稳定性的影响是变化的。
(2)将高度或坡角设为定值,不能反映实际的施工过程,如路堤填土过程中,路堤在不断增高;高路堤分级填筑过程中,坡角是在不断减小。
针对以上问题,研究的文献较少,故本文利用FLAC3D进行模拟[10],结合敏感性分析原理[11]~[13],在不同的高度及坡角的变化下,研究粘聚力与摩擦角对稳定性的影响。
1 敏感性分析原理敏感性分析是系统分析中对系统稳定性的一种不确定性分析方法。
粘性土坡稳定性分析
cosi
sinitgi
Fs
毕肖 甫法 计算 步骤
圆心O,半径R 设 Fs=1.0
计算 mi
Fs Fs
No
计算 Fs
Fs Fs Fs
YES
No
Fs最小
YES
END
简化Bishop方法的特点
(1) 假设条块间作用力只有法向力没有切向力; (2) 满足滑动土体整体力矩平衡条件; (3) 满足各条块力的多边形闭合条件,但不满足条
注:无法求理论解,是
O
R
C
一个边值问题,应通过 数值计算解决。一个简
s b B 7 6
化解决方法是将滑动土
体分成条—条分法。实
际是一种离散化计算方 法
A
45 3 -2 -1 0 1 2
条分法
第
i
Hi+1
条
土
Pi
Wi
Pi+1
的
hi+1
作
hi Hi
用
力
Ti Ni
条分法
共n条土的未知量数目
•Wi是已知的
大多是假设力作用点位置或忽略一些条间力
•由于未知数为6n-2个
求解条件为4n个 二者相差(2n-2)
简单条分法(瑞典条分法)
1.基本原理:
忽略了所有条间作用力,即:
Pi=Hi=hi=0 3n-3
ti=li/2
n
共计减去4n-3未知数
未知数为2n+1
di
O
R
i b Wi
C B
A
Ti
i Ni
长时间降雨工况下亚黏土路堤边坡稳定性研究
长时间降雨工况下亚黏土路堤边坡稳定性研究李丽华;彭振斌【摘要】降雨是诱发边坡失稳的主要因素,为研究长时间降雨工况下,亚黏土路堤边坡的稳定性,提出综合考虑基质吸力变化、重度修正以及软化效应的修正饱和-非饱和抗剪强度理论;利用Geo-studio中的seep模块模拟渗流,再将渗流计算结果导入FLA C3D,利用FLA C3D内置的fish语言编程反映边坡的重度变化、基质吸力变化、软化效应。
研究结果表明:(1)随降雨时间的增加边坡内部水位线从坡脚逐渐上升且坡脚处水位线上升的速率大于路基中心线处水位线上升的速率;(2)降雨过程中,边坡内水位线以下的基质吸力逐渐消散并逐渐转变为正孔隙水压力;(3)随降雨的持续进行,边坡逐渐变为失稳状态。
%Rainfall is the main factor that affects the stability of slope. In order to analyse sub clay embankment slope stability under the condition of the long-term rainfall infiltration, took matric suction dissipation, severe correction and softening effect into consideration and came up with the corrected saturated-unsaturated shear strength theory. Use the seep module of geo-studio to simulate seepage and introduce the seepage calculation results into FLAC3D. Fish language was used to reflect the effect of matric suction dissipation, softening effect. The results show that: (1) with the duration of rainfall increased, slope internal water line increased gradually from the foot of the slope and the foot of the slope water level rising rate is greater than the roadbed along the centerline of the water level rising rate. (2)During the process of rainfall inf iltration, the slope’s matric suction dissipate into positive pore waterpressure;(3)with rainfall infiltration going on, slope gradually changed into unstable state.【期刊名称】《科技视界》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】3页(P3-5)【关键词】道路工程;降雨入渗;饱和-非饱和;边坡稳定性【作者】李丽华;彭振斌【作者单位】中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083【正文语种】中文路堤边坡的长期稳定对公路的安全运行具有极为重要的意义。
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黏聚力与内摩擦角背景下的路堤边坡稳定性探讨
作者简介:谢㊀勇(1986-),男,湖北仙桃人,本科,工程师,主要从事岩土工程勘察工作㊂
谢㊀勇
(广西壮族自治区地球物理勘察院,广西柳州545005)
摘㊀要:路堤边坡稳定性直接影响到道路工程建设质量,设计施工时要选用合理的分析方法,提高边坡稳定效果㊂本文先对边坡稳定性分析方法进行探讨,并进一步研究黏聚力与内摩擦角背景下的路堤边坡稳定性分析的相关内容㊂
关键词:黏聚力;内摩擦角;路堤边坡;稳定性分析中图分类号:U416
文献标识码:A
文章编号:2096-2339(2019)01-0186-02
㊀㊀路基边坡根据形式的不同可以分为路堤㊁路堑两种类型,在进行路堤边坡稳定性分析时,受到坡高㊁坡角以及岩土物理力学性质等多种因素的影响,试图通过加强对土体黏聚力与内摩擦角的分析,提高路堤边坡稳定性效果㊂
1㊀概述
1.1㊀路堤边坡土体安全系数的选定
黏性土路堤边坡稳定性计算与分析时,根据工程实际情况提出合理的抗剪强度指标,并且要合理确定土体安全系数㊂通过试验测得的土体抗剪强度有较大差异㊂因而,路堤边坡设计环节要结合土质边坡的具体情况,有效提高抗剪强度指标的合理性,进而提高路堤边坡的稳定状况㊂如果路堤边坡施工速度较快,那么填土的渗透性将会随之降低,土体中孔隙水压力不能在短时间内完全消散,这就要求使用总压力方法进行分析,路堤边坡的稳定性安全系数不能低于1.2㊂1.2㊀边坡稳定性分析方法1.2.1㊀数值法
应用数值法分析路堤边坡稳定性时,首先要建立土
体本构模型㊂同时,还要根据试验结果合理选取土体物理力学参数㊂之后,再进行边界条件的设置,借助有限单元法求出路堤内部各点的应力应变状态,这就是边坡稳定性分析与评价的流程㊂数值分析法主要优势在于对不同工况的模拟方面,可精确地反映路堤的受力状况,但在进行参数测定以及分析㊁计算时,步骤复杂㊂
1.2.2㊀极限平衡法
现阶段,极限平衡法是建立在摩尔⁃库仑破坏准则的
基础上㊂在应用该方法进行稳定性分析时,首先要假定一个滑动面,对滑动土体进行平衡分析,求得滑动面上的剪切应力以及法向应力㊂由于公路工程施工过程中,所采用的路基土不同,物理力学指标差异大㊂滑动面有3种不同的形态:直线形㊁折线形以及曲线形㊂目前,应用
较多的是曲线滑动面,主要是由于土体具有一定的黏聚力,并且土体性质的复杂性,不同土体的物理力学性质以及固结效果㊁含水率差异较大㊂研究表明,当路堤填土的土质较为均匀时,黏性土的曲线面与标准圆弧接近㊂
2㊀黏聚力与内摩擦角背景下的路堤边坡稳定性
分析
2.1㊀路堤边坡稳定性分析原理
路基边坡稳定性不仅与岩土工程性质有关,同时还与边坡填筑的高度以及边坡的角度密切相关㊂边坡稳定性研究主要是在某一高度或是某一坡角,随着路堤边坡高度㊁坡角的变化,路堤土的黏聚力㊁内摩擦角对于边坡稳定性的影响㊂此外,研究过程中通常将边坡高度与坡角设为一个定值,这与工程实际脱离,不能完全反映边坡稳定性状况㊂因此,本文主要应用FLAC3D进行边坡状况的模拟,并结合边坡稳定性分析原理,对不同边坡高度㊁不同坡角状况下的边坡稳定性的分析㊂分析过程中,可以将滑坡的安全系数假定为一个函数,在函数受到多种因素的影响,滑坡安全系数采用下式进行表示:
k=f(x1,x2,x3, xn-1,xn)式中k为滑坡安全系数;xn表示第n个因素对安全系数
的影响㊂2.2㊀案例分析2.2.1㊀工程概况
某公路采用是一级公路标准,全线设计时速是100
km/h,该公路采用双向四车道结构㊂此外,路基的宽度为2.6m,路堤最大填土高度为8m,路堤边坡的坡度主要控制在1ʒ1.15 1ʒ1.0㊂
2.2.2㊀基本模型的建立模型创建过程中,分为两部分:路堤与路基㊂为了提
高计算工作的精度和效率,把边坡进行了划分㊂其中,A㊁B是路堤边坡的主要组成部分,A区域水平竖向网格规格控制为8ˑ8,B区域内水平竖直网格控制为8ˑ13㊂
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此外,地基部分划分为C㊁D㊁E三个不同的区域,它们所
对应的水平㊁竖向网格规格分别为5ˑ4以及13ˑ4㊁12ˑ4㊂
路基的填土高度是8m,边坡的坡度是1ʒ1.5㊂地基的高
度与宽度分别为4㊁30m㊂模型建立工作中,对填土的物
理力学参数进行了设定㊂其中,填土重度为1500kg/m3,土体的黏聚力c是12kPa,将内摩擦角设定为20ʎ㊂填土
的体积模量K设定为1ˑ108kPa,其剪切模量是1ˑ107kPa㊂地基重度设定为2000kg/m3,黏聚力c同样设定为12kPa,内内摩擦角φ也设定为20ʎ㊂该模型主要受到左右两侧的水平约束,并且其底部是为固定状态,路堤结构的上部㊁坡面视为自由边界㊂
2.2.3㊀计算参数的设定
具体计算环节,通过改变路堤的坡角㊁坡高以及黏聚
力c㊁内摩擦角φ,研究安全系数的变化规律㊂首先,路堤
边坡坡高hi的设定值为8㊁7㊁6㊁5㊁4㊂其次,路堤坡角αi
依次设定为35ʎ㊁37ʎ㊁39ʎ㊁41ʎ㊁43ʎ和45ʎ㊂另外,在进行
黏聚力Ci的设定时,取值分别为6㊁8㊁10㊁12㊁16㊁18㊁20kPa㊂最后,对于内摩擦角φi而言,其取值分别为14ʎ㊁16ʎ㊁18ʎ㊁20ʎ㊁22ʎ㊁24ʎ㊁26ʎ6个不同值㊂
2.3㊀路堤边坡稳定性影响分析2.3.1㊀不同高度状态下,c㊁φ值对于边坡安全系数的影响通过数值模拟结果,可以得到黏聚力以及内摩擦角对安全系数的影响,一方面,在路堤高度不变的情况下,黏聚力和安全系数之间的关系呈二次抛物线㊂随着黏聚力c的增加,Fs增大㊂在黏聚力不变情况下,随着填土高度的增加,Fs呈递减的趋势,并且әFs也随之减小㊂另一方面,φ对安全系数的影响主要体现在以下几点:在填土高度不变的条件下,内摩擦角和安全系数之间主要呈线性关系㊂同时,随着内摩擦角φ的增加,Fs增大㊂在内摩擦角不变的条件下,随着填土高度增大,Fs随之减小,әFs也随之减小㊂
当路堤的填筑高度为5m时,黏聚力对安全系数的
影响大于内摩擦角;当填筑高度为6m时,黏聚力对安全系数的影响大于内摩擦角,但这一影响相对较弱;当填筑高度为7m时,黏聚力对边坡安全系数的影响比内摩擦角大㊂总体而言,如果边坡的填筑高度没有达到7m,那么黏聚力对于边坡安全系数的影响作用较大㊂当填筑高度在7 8m时,两者的影响则基本相同㊂
2.3.2㊀不同坡角状态下,c㊁φ值对于边坡安全系数的影响表1为不同边坡坡角状态下,c值对于边坡安全系数的影响㊂从数据方面看,路堤填土内摩擦角与黏聚力都对稳定性有着较大的影响,通过对内摩擦角的调节,可显著提高坡体的稳定性效果㊂此外,可采用高压注浆来提高填筑土体的黏聚力,进而提高路堤边坡的稳定性㊂
表1㊀c值对于边坡安全系数的不同影响
黏聚力
/kPa敏感度
35ʎ37ʎ39ʎ41ʎ43ʎ45ʎ减少60.510.520.530.520.550.54增加40.330.340.530.380.370.403㊀结语
本文利用FLAC3D对路堤边坡稳定性进行了相应研究,研究过程中将路堤的填土高度为4 8m之间,边坡坡率1ʒ1.5 1ʒ1.0之间,同时对内摩擦角也进行了赋值㊂通过研究,得出黏聚力及内摩擦角对路堤边坡稳定性的不同影响㊂因此,在道路工程路堤边坡设计时,要综合考虑填土的物理力学性质,分析土体的黏聚力与摩擦角,通过改善设计参数来不断提高路堤边坡的稳定性效果㊂
参考文献:
[1]㊀戴志仁,张莎莎,谢永利.岩质边坡参散敏感度数值分析[J].路基工程,2010(3):100-102.
[2]㊀熊平华.基于FLAC3D软土路堤稳定性分析[J].水利与建筑工程学报,2012(2):28-31.
[3]㊀黄晓明.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2015.
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