稳定计算采用河海大学《水工结构分析系统》(AutoBank6.0)软件,应用瑞典圆弧法计算。对运行期及水位降落期采用有效应力法;对竣工期采用总应力法。
3、安全系数
堤防为4级建筑物,据《堤防工程设计规范》(GB50286-98),相应的边坡抗滑稳定最小允许安全系数见表4-1-9。
表4-1-9
边坡抗滑稳定最小允许安全系数
正常运用条件 1.15 非常运用条件 1.05 运用条件 安全系数 4、土层物理力学指标
根据地质勘探和室内试验结果,选定堤防各土料的物理力学指标,见表4-1-10。其中,物理性指标按试验成果建议值选取;抗剪强度指标根据地勘资料综合确定。
5、计算工况 (1)正常运用条件
工况Ⅰ:设计洪水位下的稳定渗流期。 工况Ⅱ:设计洪水位骤降期的临水侧堤坡。 (2)非常运用条件
工况Ⅰ:施工期的临水、背水侧堤坡。
工况Ⅱ:多年平均水位时遭遇Ⅶ地震的临水侧背水侧堤坡。 表4-1-10 边坡稳定计算参数表
静三轴剪切试验 不固结不排水剪(UU) 固结不排水剪(CU) 有效强度 总强度 断面 地层 浮容重湿容重岩性 (kN/m3) (kN/m3) 粘聚力摩擦粘聚力摩擦粘聚力摩擦(Kpa) 角(°) (Kpa) 角(°) (Kpa) 角(°) Cu Ψu 23.2 15 C′ 10 21 ψ′ 27.6 17.8 Ccu 12 24 Ψcu 24.4 16.1 ①砂壤土 1+900 ②壤土 8.82 8.88 17.1 18 9.3 16.4 34
静三轴剪切试验 不固结不排水剪(UU) 固结不排水剪(CU) 有效强度 总强度 断面 地层 浮容重湿容重3岩性 (kN/m) (kN/m3) 粘聚力摩擦粘聚力摩擦粘聚力摩擦(Kpa) 角(°) (Kpa) 角(°) (Kpa) 角(°) Cu Ψu 24.5 23.2 15 24.5 23.2 15 24.5 C′ 14 10 21 14 10 21 14 ψ′ 31.1 27.6 17.8 31.1 27.6 17.8 31.1 Ccu 16 12 24 16 12 24 16 Ψcu 27.4 24.4 16.1 27.4 24.4 16.1 27.4 ③砂壤土 ①素填土 ②砂3+200 壤土 ③粘土 ①砂壤土 ②壤6+600 土 ③砂壤土 9.2 8.82 8.88 9.2 8.82 8.88 9.2 17.9 17.1 18 17.9 17.1 18 17.9 11.3 9.3 16.4 11.3 9.3 16.4 11.3 6、边坡稳定分析计算成果
(1)各种工况下的边坡稳定安全系数见表4-1-11。
表4-1-11 边坡稳定计算成果表 计算 断面 计算工况 正常运用条件 Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ 1+900 非常运用条件 正常运用条件 3+200 非常运用条件 正常运用条件 6+600 非常运用条件 有效应 力法 内坡 / 2.171 / 1.792 1.803 / / 1.645 / 2.184 / 1.811 1.752 / / / / 1.742 / 1.719 2.104 1.824 / 1.717 35
总应 力法 有效应 力法 外坡 / 2.517 / / 2.634 / / 1.928 / 2.504 / / 2.411 / / / / 2.617 / 2.013 2.470 / / 2.021 总应 力法 规范要求最小安全系数 [1.15] [1.05] [1.15] [1.05] [1.15] [1.05]
( 2 )各种工况最危险滑弧图
各工况最危险滑弧示意图见图4-1-7~4-1-18。
Min K=2.17128.3129.31Min K=2.51722.71
图4-1-7 断面1+900在设计洪水位工况最危险滑弧图
Min K=1.79228.3129.3122.71
图4-1-8 断面1+900设计洪水位降至设计蓄水位工况最危险滑弧图
Min K=1.80328.3129.31Min K=2.63422.71
图4-1-9 断面1+900施工完建期工况最危险滑弧图
Min K=1.64528.3129.31Min K=1.92822.71
图4-1-10断面1+900设计蓄水位遇Ⅶ度地震工况最危险滑弧图
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Min K=2.18428.1229.12Min K=2.50422.49
图4-1-11 断面3+200在设计洪水位工况最危险滑弧图
Min K=1.81128.1229.1222.49
图4-1-12 断面3+200设计洪水位降至设计蓄水位工况最危险滑弧图
Min K=1.75228.1229.12Min K=2.41122.49
图4-1-13 断面3+200施工完建期工况最危险滑弧图
Min K=1.71928.1229.12Min K=2.01322.49
图4-1-14 断面3+200设计蓄水位遇Ⅶ度地震工况最危险滑弧图
Min K=2.10127.7728.77Min K=2.47022.05 图4-1-15 断面6+600在设计洪水位工况最危险滑弧图
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Min K=1.82427.7728.7722.05
图4-1-16 断面6+600设计洪水位降至设计蓄水位工况最危险滑弧图
Min K=2.17127.7728.77Min K=2.61722.05 图4-1-17 断面6+600施工完建期工况最危险滑弧图
Min K=1.71727.7728.77Min K=2.02122.05
图4-1-18 断面6+600设计蓄水位遇Ⅶ度地震工况最危险滑弧图
计算成果表明,河道边坡在各种工况组合下,边坡抗滑稳定安全系数均大于规范允许值,河道边坡抗滑稳定满足规范要求。
十一、弯道抗冲刷性分析
在七里河治理段存在着多个弯道,其中桩号3+126处的弯道转弯角度最大,河道中心线的交角为109°,如图4-1-19所示。选取此最不利弯道进行弯道抗冲刷性分析计算。
°109图4-1-19 弯道示意图
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