《軟土地基的穩(wěn)定性計(jì)算案例綜述》1800字

軟土地基的穩(wěn)定性計(jì)算案例綜述1.1概述鐵路的建設(shè)中，路基是所有工程的基礎(chǔ)，而路基除了滿足承載力要求和沉降要求之外，還需要進(jìn)行穩(wěn)定性的驗(yàn)算，只有滿足穩(wěn)定要求，列車(chē)行駛才有安全性保障。特別是穩(wěn)定性問(wèn)題是軟土地基中發(fā)生頻率最大的問(wèn)題，當(dāng)土壤水分過(guò)高、顆粒被水膜包圍、間隔過(guò)大時(shí)，給定土壤表面的剪應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)剪切強(qiáng)度，穩(wěn)定性平衡被破壞，含水量越高，水膜越厚，不排除水分，由于水的密度小于土壤密度，導(dǎo)致土壤密度降低，會(huì)引起各種有害的情況，大多數(shù)因?yàn)槭Х€(wěn)發(fā)生的破壞是地基土的剪切破壞引起，失穩(wěn)后發(fā)生的裂縫和坍塌甚至整體失穩(wěn)發(fā)生沖切破壞會(huì)對(duì)工程造成巨大不良后果，所以在路基設(shè)計(jì)中對(duì)穩(wěn)定性的驗(yàn)算是必不可少的。由于荷載的作用，地基土?xí)嬖趹?yīng)力和應(yīng)變，由于荷載作用而成的地基變形有地基土的壓縮和形變，當(dāng)形變超過(guò)一定標(biāo)準(zhǔn)，地基會(huì)發(fā)生穩(wěn)定性破壞，而土體受荷載壓縮導(dǎo)致體積變小發(fā)生的形變稱為體積形變，體積形變不會(huì)破壞地基的穩(wěn)定性，故本文不考慮土體壓縮的影響。地基土中的正應(yīng)力主要產(chǎn)生土體的壓縮，而地基土內(nèi)的剪切應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致地基形狀改變或者位置改變，當(dāng)其量值過(guò)大時(shí)，基地會(huì)發(fā)生穩(wěn)定性破壞，嚴(yán)重時(shí)整個(gè)路堤會(huì)發(fā)生整體穩(wěn)定性破壞。軟土地基穩(wěn)定性的影響因素多種多樣，路堤的外形形狀、填筑高度、加載速度、土的特性等等都對(duì)軟土地基的穩(wěn)定性有直接影響，此外與所在地帶的土層形成歷史和分層深度厚度也有關(guān)系?？紤]到課題所給的土層信息，本文采用圓弧法作為穩(wěn)定性的驗(yàn)算方法。1.2圓弧法概述1.2.1條分法在路堤穩(wěn)定性驗(yàn)算中，圓弧法中常采用條分法。此方法主要基于極限平衡理論進(jìn)行研究，來(lái)分析邊坡的穩(wěn)定性。用條分法進(jìn)行處理時(shí)，將土體視為剛體，忽略土體因?yàn)閼?yīng)力而產(chǎn)生的形變，然后利用力學(xué)平衡分析穩(wěn)定性。條分法進(jìn)一步也可以分為幾種次級(jí)方法，其中，瑞典條分法因其原理簡(jiǎn)單和操作簡(jiǎn)便，被最廣泛運(yùn)用，用此方法計(jì)算時(shí)，不考慮分條之間的作用力差別，并且將滑動(dòng)面視為理想的圓弧面，不考慮分條之間的相互作用對(duì)于基礎(chǔ)穩(wěn)定性的影響。1.2.2圓弧滑動(dòng)條分法本課題中的邊坡土層為粘性土，其內(nèi)摩擦角大于0，計(jì)算滑動(dòng)面上各位置的抗剪強(qiáng)度時(shí)，需要考慮到地基土的粘聚力，根據(jù)條分法的理論，滑動(dòng)面上的法向應(yīng)力對(duì)于穩(wěn)定性的影響不能忽略，設(shè)計(jì)中，需要先計(jì)算法向應(yīng)力，根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定安全系數(shù)，可以認(rèn)為在滑動(dòng)面上，各點(diǎn)的安全系數(shù)為統(tǒng)一值。本文根據(jù)條分法原理對(duì)土體進(jìn)行分塊處理，得出各分塊的橫斷面面積之后，根據(jù)課題所給的地基土容重求出各個(gè)分塊縱向長(zhǎng)度一米的體積下的重量，標(biāo)出重心所在位置，從重心出發(fā)做豎向延長(zhǎng)線并且找出其與滑動(dòng)面的交點(diǎn)，之后求出交點(diǎn)和水平方向的夾角，根據(jù)上述步驟所得數(shù)據(jù)，可以求出此分塊對(duì)于滑動(dòng)面所在位置得各個(gè)方向的力，最后求出各個(gè)分塊的抗滑力和下滑力，利用極限平衡原理求出對(duì)滑動(dòng)面形心的力矩，來(lái)表示地基的穩(wěn)定程度用穩(wěn)定性系數(shù)K來(lái)表示： （5-1）——圓心垂線外側(cè)分條的切向分力?！袎K的切向分力——切塊的軸向分力——切塊的弧線段長(zhǎng)度——計(jì)算指標(biāo)1.3確定滑動(dòng)面圓心輔助線1.3.136°法除了此方法外，工程上常用的方法還有4.5H法，本文選用36°法進(jìn)行計(jì)算，故后者不予贅述。用此方法計(jì)算時(shí)，先根據(jù)規(guī)范求出換算土柱的參數(shù)，然后在頂點(diǎn)作出與地平方向呈36°的輔助線，即為所求滑動(dòng)面圓心輔助線。用此方法求圓心輔助線時(shí)，沿著傾斜面拉出一條直線，然后連接傾斜角和臨時(shí)落點(diǎn)，然后將直線垂直區(qū)域連接到36°線。最后求滑動(dòng)圓弧時(shí)，以假設(shè)破壞點(diǎn)出發(fā)，連接到上述步驟所得到的交點(diǎn)，以此線段作為半徑，以上述交點(diǎn)作為圓心，所得到的圓即為所求滑動(dòng)圓弧。1.4計(jì)算方法 在求出上述輔助線后，需要對(duì)滑動(dòng)面進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，原理是任取一個(gè)在輔助線上的點(diǎn)作為圓心，做出滑動(dòng)面，從所有用此法得到的滑動(dòng)面中，需要計(jì)算得到其中穩(wěn)定系數(shù)的最小值，若符合規(guī)范要求，則認(rèn)為穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)。在人工計(jì)算時(shí)，不能驗(yàn)算所有可能存在的滑動(dòng)面，通常選用線路中心線上的點(diǎn)來(lái)作為驗(yàn)算的標(biāo)準(zhǔn)，本設(shè)計(jì)沒(méi)有用到軟件輔助計(jì)算，故而選用后者進(jìn)行計(jì)算。1.5求穩(wěn)定系數(shù)本課題所設(shè)計(jì)路堤填土高度1.86m，填土比重20kN/，換算土柱比重20kN/粘聚力30kPa，摩擦角26o，換算土柱寬度3.2m，高度3.0m，參考課題所給參數(shù)，本設(shè)計(jì)表層與底層容重皆以填土比重為準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)中由于路基自表面至基底只有1.86m，通常符合穩(wěn)定要求，填料選用穩(wěn)定性良好的改良土并且計(jì)算中將復(fù)合地基的填料按照改良土的標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)算，而實(shí)際情況中CFG樁復(fù)