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軟土地基堤圍穩定性計算方法

賈愷 楊光華 湯連生 李澤源

賈愷, 楊光華, 湯連生, 李澤源. 軟土地基堤圍穩定性計算方法[J]. 工程科學學報, 2019, 41(5): 573-581. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.05.003
引用本文: 賈愷, 楊光華, 湯連生, 李澤源. 軟土地基堤圍穩定性計算方法[J]. 工程科學學報, 2019, 41(5): 573-581. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.05.003
JIA Kai, YANG Guang-hua, TANG Lian-sheng, LI Ze-yuan. Calculation method of stability of soft soil foundation embankment[J]. Chinese Journal of Engineering, 2019, 41(5): 573-581. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.05.003
Citation: JIA Kai, YANG Guang-hua, TANG Lian-sheng, LI Ze-yuan. Calculation method of stability of soft soil foundation embankment[J]. Chinese Journal of Engineering, 2019, 41(5): 573-581. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.05.003

軟土地基堤圍穩定性計算方法

doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.05.003
基金項目: 

國家自然科學基金資助項目 51778152

廣東省省級科技計劃資助項目 2014B070706008

廣東省水利科技創新資助項目 2015-09

詳細信息
    通訊作者:

    楊光華,E-mail: yghsks@21cn.com

  • 中圖分類號: TG142.71

Calculation method of stability of soft soil foundation embankment

More Information
  • 摘要: 在軟土地基上采用整體穩定分析方法確定的安全系數可能會存在偏大的危險, 當堤身強度高于堤基軟土的強度過多時, 可能存在堤基軟土失穩的安全系數小于整體穩定安全系數的情況, 因此, 對于軟土地基的堤圍穩定計算, 除進行整體穩定計算外, 還應復核堤基軟土的穩定性.并通過案例證明了該觀點的正確性, 同時提出了軟土堤基穩定計算的方法, 并以該方法為基礎, 提出了堤腳受沖刷情況下的整體穩定性計算方法.可為軟土地基的堤圍安全提供更合理安全的設計計算方法.

     

  • 圖  1  地基承載力計算示意圖

    Figure  1.  Calculation of foundation bearing capacity

    圖  2  地基破壞形式圖. (a) 滑裂面破壞; (b) 有壓密核破壞

    Figure  2.  Foundation damage form: (a) slip failure; (b) compacted core failure

    圖  3  三角形荷載局部被動土壓力示意圖

    Figure  3.  Part of triangular load passive earth pressure

    圖  4  三角形荷載整體被動土壓力分布圖

    Figure  4.  Triangular load passive earth pressure

    圖  5  b>b0時地基承載力計算示意圖

    Figure  5.  b>b0 foundation bearing capacity

    圖  6  式(8)和式(12)同工況對比圖

    Figure  6.  Comparison of formulas (8) and (12) under the same working condition

    圖  7  H-b關系圖

    Figure  7.  Relation between H and b

    圖  8  極限平衡法計算示意圖

    Figure  8.  Calculation of limit equilibrium method

    圖  9  最大應變增量圖

    Figure  9.  Maximum strain increment

    圖  10  由位移矢量連線確定滑弧

    Figure  10.  Determination of the arc by the displacement vector

    圖  11  由最大法向位移梯度確定滑弧

    Figure  11.  Determined of the arc by the maximum normal displacement

    圖  12  工況1各方法計算結果匯總圖

    Figure  12.  Results of each method in Condition 1

    圖  13  工況2各方法計算結果匯總圖

    Figure  13.  Results of each calculation in Condition 2

    圖  14  安全系數K與抗剪強度τ/τ0關系

    Figure  14.  Relation between safety coefficient K and shear strength τ/τ0

    圖  15  堤腳沖刷示意圖

    Figure  15.  Scouring of the embankment

    圖  16  廣州南沙區某水閘外江側圍堰剖面圖(標高單位:m,其余單位:mm)

    Figure  16.  Sectional view of the cofferdam near the sea of a sluice in Nansha District, Guangzhou(elevation unit: m, other unit: mm)

    表  1  各驗算工況填土參數表

    Table  1.   Parameters of filling

    工況 堤身強度參數 堤基強度參數
    c/kPa φ/(°) c/kPa φ/(°)
    工況1 10 20 4 3
    工況2 60(加筋后等效) 30(加筋后等效) 4 3
    下載: 導出CSV

    表  2  工況1各方法抗滑穩定安全系數匯總表

    Table  2.   Anti-slip stability factor of each method

    計算方法 安全系數 差值比/%
    瑞典條分法 0.839 12
    簡化Bishop法 0.838 12
    強度折減法(Flac) 0.750
    地基承載力法 0.720 4
    下載: 導出CSV

    表  3  工況2各方法抗滑穩定安全系數匯總表

    Table  3.   Stability and safety coefficients of each method

    計算方法 安全系數 差值比/%
    瑞典條分法 1.242 63
    簡化Bishop法 1.140 50
    強度折減法(Flac) 0.760
    地基承載力法 0.720 5
    下載: 導出CSV

    表  4  反算參數后各方法計算結果對比表

    Table  4.   Comparison of the results of each method

    工況 計算方法 安全系數 差值比/%
    工況1 瑞典條分法 1.008 6
    簡化Bishop法 1.038 9
    強度折減法(Flac) 0.950
    地基承載力法 0.800 16
    工況2 瑞典條分法 1.528 58
    簡化Bishop法 1.425 47
    強度折減法(Flac) 0.970
    地基承載力法 0.800 18
    下載: 導出CSV

    表  5  不同堆填材料對整體穩定的影響對比表

    Table  5.   Comparison of the effects of different landfills on the overall stability

    c/kPa φ/(°) 安全系數
    瑞典條分法 簡化Bishop法 強度折減法
    5 4 0.815 0.843 0.870
    8 8 0.931 0.975 0.920
    10 10 0.986 1.026 0.940
    15 15 1.099 1.116 0.960
    25 18 1.267 1.228 0.970
    60 30 1.676 1.413 0.970
    下載: 導出CSV

    表  6  反算參數后各方法計算結果對比表

    Table  6.   Comparison of the results of each method

    坡率,1∶m 極限高度/m 2.5 m堆填時的安全系數
    原狀 1.8 0.72
    1∶5 1.6 0.64
    1∶4 1.6 0.64
    1∶3 1.5 0.60
    1∶2 1.5 0.60
    1∶1.5 1.4 0.56
    1∶1 1.3 0.52
    下載: 導出CSV

    表  7  南沙區某圍堰抗滑穩定各方法計算對比表

    Table  7.   Results of each working condition of the cofferdam

    工況 計算方法 安全系數
    填至3 m高程
    (圍堰高度6 m)
    簡化Bishop法 1.318
    填至2.2 m高程
    (圍堰高度5.2 m)
    簡化Bishop法 1.554
    強度折減法 0.770
    地基承載力法 0.770
    下載: 導出CSV
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  • 收稿日期:  2018-07-19
  • 刊出日期:  2019-05-01

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