毕业设计计算书--华北水利水电学院

1边坡稳定分析

1.1计算说明

熊耳河东支河道断面形式有梯形断面和矩形断面，边坡稳定分析只计算梯形断面的稳定。梯形断面，设计底宽为5m，边坡1：1.5，纵坡为1/500，采用C20预制混凝土板护砌。但根据河两岸地形地质特点，在不同的范围内有不同的形式尺寸。①在航海路涵洞出口（东支桩号0+005）～陇海铁路桥(东支桩号0+444)段,其边坡高度为3.15m,五十年防洪水位为2.65m,五年除涝水位为1.89m；②在陇海铁路桥（东支桩号1+635）～汇合口(东支桩号2+016)段，其边坡高度为3.85m, 五十年防洪水位为3.37m,五年除涝水位为2.59m。

边坡稳定分析只分析其最为不利的情况,故只分析其防洪水位的情况,如果此种情况稳定,则五年除涝水位的情况也一定满足稳定要求。

两种断面见下图：

1.2 计算过程

1.2.1计算参数选取

根据《郑州市熊耳河综合治理工程东支流段初步设计阶段工程地质勘察说明书》(郑州市水利建筑勘测设计院编)，设计时所选取的参数为

土的湿容重 1.8T/m3 土的浮容重 1.0T/m3

土的饱和容重 2.0T/m3 土的内磨擦角 23°

土的粘聚力 2.0T/m3 地基允许承载力 120Kpa

1.2.2计算方法

1.2.2.1瑞典圆弧法及计算假定

边坡稳定分析采用瑞典圆弧条分简化有效应力法。采用水利部天津勘测设计院和新疆水利水电勘测设计研究院编制的《水利水电工程微机通用程序集》，用程序进行计算。

本程序公式为：

式中：

R0——滑弧半径；

Mc ——水平向地震惯性力（∑Dh ）对圆心的力矩；

Mc/R0=∑Dh ·cosa-∑Dh ·∑h/2R0

∑h ——某一土条的总高度；

∑Dh （ ∑Dv ）——某一土条的水平(垂直）地震力总和；按《水工建筑物抗震设计规范》SDJ10－78计及；

a ——土条面中点处切线与水平线的夹角；

∑∑∑∑∑∑∑+⋅-⋅⋅⋅--⋅-⋅-+⋅=]/sin )[(}

]sec )(sin cos )[(sec {01R M a Dv W tg a z U a D a D W a C A c h a s

h v k φτ

Z——坝坡外水位高出土条底面中点的距离；

r w——水容重（＝1）；

Us——在条块底面中点处的孔隙水压力值，采用简化有效应力法时，此项为0；

C、Φ——土的强度指标（根据所采用的计算方法确定）；

∑Wk（∑Wh）——计算抗滑（滑动）力时单位宽度土条的重量。1.2.2.2计算工况选择

河道处于行洪情况时，河内水位最高，对河道边坡的稳定最为不利；当河道治理处于完建期时，河内无水，对河道边坡稳定最为有利。故只需对行洪工况进行稳定分析，此情况满足稳定，则其它情况下，河道边坡都稳定。

岸坡属于次要建筑物，其失事后，不会给下游带来很大的灾害，对工程效益影响也不大，且易于修复，故对校核水位工况不进行稳定分析。

1.3计算结果

利用《水利水电工程微机通用程序集》进行计算时，由于采用瑞典圆弧简化有效应力法，故不需考虑孔隙水压力。

程序输出计算结果，包括：参数、计算过程、最危险滑弧的滑弧深度及圆心坐标和最小安全系数。

根据《碾压式土石坝设计规范》SL274—2001，Ⅲ级建筑物的容许安全系数为：正常情况为1.2 ，非常情况为1.1。经程序计算，断面（Ⅰ）和断面（Ⅱ）的最小安全系数分别为1.911和4.37，远大于设计规范的要求。但根据河道两岸的实际情况，考虑到工程量的问题，故仍采用所设计的边坡。边坡满足稳定要求。

2、挡土墙稳定分析

2、1挡土墙形式

熊耳河东支河道断面形式有梯形断面和矩形断面，挡土墙稳定分析只计算挡土墙部分的稳定，采用M7.5浆砌块石挡土墙。挡土墙的断面形式有以下几种：

1、桩号0+475～东支桩号0+595段,高度为4m,与两座铁路桥的桥墩

直线连接，断面形式如下图的断面（Ⅰ）；

2、东支桩号0+595～东支桩号0+889段，高度为4m，断面形式如

下图的断面（Ⅱ）；

2、2计算工况

（1）、稳定计算荷载组合

完建期无水工况：自重＋填土重＋土压力＋附加荷载，无附加荷载，

不考虑地震作用力；

设计水位工况：自重＋填土重＋土压力＋水压力＋扬压力+浮托力

+附加荷载，无附加荷载，不考虑地震作用力。

（2）、墙身强度验算荷载组合（A 、B 、C 、D 截面）

完建期无水工况：自重＋填土重＋地基反力；

设计水位工况： 自重＋填土重＋扬压力+浮托力。

（3）、墙身强度验算荷载组合（E 、F 截面）

完建期无水工况：墙前后土压力；

设计水位工况： 墙前后土压力＋墙前后水压力。

2、3程序要点说明

计算程序采用《挡土墙设计软件》（河南省水利勘测设计院编），以下是对程序中要点的说明：

（1）、土压力计算方法采用朗肯土压力理论。考虑到墙前、墙后可能出现主动土压力、静止土压力、被动土压力三种情况；主动土压力、被动土压力按照朗肯土压力理论进行计算，计算公式为:（计算被动土压力时，ψ输入为负值）

静止土压力计算公式采用:

K 0=1-sin ψ’

ψ—表示内摩擦角, ψ’ —表示有效内摩擦角

计算静止土压力时,由K 0式计算出K 0值后代入Ka 式反求出ψ值,在输入ψ值时输入反求出的ψ值,在计算过程中,程序就会按静止土压力来计算土压力。

(2)、抗滑安全系数K

K=摩擦系数×Σ竖直力/Σ水平力

(3)、抗倾安全系数Kp

Kp=ΣM ＋/ΣM －

)

2(452ϕ

-= tg Ka Ka c Ka z Pa 2-⋅⋅=γ