锅炉及渣池土方开挖施工作业指导书
26
锅炉及渣池土方开挖施工作业指导书
土坡稳定性计算书
一、参数信息:
条分方法：瑞典条分法； 条分块数：50； 不考虑地下水位影响； 放坡参数：
序号 放坡高度(m) 放坡宽度(m) 平台宽度(m) 1 2.60 1.50 1.50 2 2.00 1.50 1.50 荷载参数：
序号 类型 面荷载q(kPa) 基坑边线距离b1(m) 宽度b0(m) 1 局布 3.00 1 1 土层参数：
序号 土厚度(m) 土的内摩擦角φ(°) 极限摩擦阻力(kPa) 1 5 15 8 土名称 土的重度γ(kN/m) 粘聚力C(kPa) 饱和重度γsat(kN/m) 33粘性土 20 12 22 二、计算原理:
根据土坡极限平衡稳定进行计算。自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条，不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着：
1、土条自重，2、作用于土条弧面上的法向反力，3、作用于土条圆弧面上的切向阻力。
将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规范》要求，安全系数要满足≥1.3的要求。
27
锅炉及渣池土方开挖施工作业指导书
三、计算公式:
Fs=∑{cili+[(γh1i+γ'h2i)bi+qbi]cosθitanφi}/∑[(γh1i+γ'h2i)bi+qbi]sinθi 式子中：
Fs --土坡稳定安全系数； ci --土层的粘聚力； li--第i条土条的圆弧长度； γ --土层的计算重度；
θi --第i条土中线处法线与铅直线的夹角； φi --土层的内摩擦角； bi --第i条土的宽度； hi --第i条土的平均高度； h1i --第i条土水位以上的高度； h2i --第i条土水位以下的高度； γ' --第i条土的平均重度的浮重度； q --第i条土条土上的均布荷载；
其中，根据几何关系，求得hi为：
28
锅炉及渣池土方开挖施工作业指导书
hi=(r2-[(i-0.5)×bi-l0]2)1/2-[r+l0-(i-0.5)×bi]tanα 式子中：
r --土坡滑动圆弧的半径；
l0 --坡角距圆心垂线与坡角地坪线交点长度； α --土坡与水平面的夹角； h1i的计算公式
h1i=hw-{(r-hi/cosθi)×cosθi-[rsin(β+α)-H]} 当h1i ≥ hi 时，取h1i = hi； 当h1i ≤0时，取h1i = 0； h2i的计算公式： h2i = hi-h1i； hw --土坡外地下水位深度； li 的几何关系为：
li={arccos[((i-1)×bi-l0)/r]-arccos[(i×bi-l0)/r]×2×r×π}/360 θi=90-arccos[((i-0.5)×bi-l0)/r]
四、计算安全系数:
将数据各参数代入上面的公式，通过循环计算，求得最小的安全系数Fs： ------------------------------------------------------------------------------------
计算步数 安全系数 滑裂角(度) 圆心X(m) 圆心Y(m) 半径R(m) 第1步 2.145 36.891 -0.001 3.093 3.093 示意图如下：
计算步数 安全系数 滑裂角(度) 圆心X(m) 圆心Y(m) 半径R(m) 第2步 1.311 44.726 -0.049 7.958 7.958 示意图如下：
29
锅炉及渣池土方开挖施工作业指导书
-------------------------------------------------------------------------------------- 计算结论如下：
第 1 步开挖内部整体稳定性安全系数 Fs= 2.145>1.30 满足要求! [标高 -2.000 m] 第 2 步开挖内部整体稳定性安全系数 Fs= 1.311>1.30 满足要求! [标高 -4.600 m]
土方边坡计算书
1、1参数信息:
坑壁土类型：填土
坑壁土的重度γ(kN/m3)：18.50 坑壁土的内摩擦角φ(°)：25.0 坑壁土粘聚力c(kN/m2)：2.0 边坡的坡度角θ(°)：41.8
1、2挖方安全边坡计算:
θ=41.8°>φ=25°，为陡坡。
h=2csinθcosφ/(γsin2((θ-φ)/2))=2×2×sin41.8×cos25/(18.5×sin2((41.8-25)/2))=6.12m。 土坡允许最大高度为6.12m。
30