连云港内河道疏浚工程二区岸坡稳定性分析和护岸挡墙初步设计毕业论文

连云港内河道疏浚工程二区岸坡稳定性分析和护岸挡墙初步设计毕业论文内容摘要：

从以上叙述可知，本工程段的岩土性质偏土性特征，承载力不够高。 在河道疏浚的大背景下，开挖清淤的频率是很大的，单靠岩土体自身的性质很难保证崩塌不发生。 本工程段时有发生的崩塌和局部失稳即表明了进行岸坡防护的重要性。 江西科技学院 本 科生毕业论文 13 第五章 护岸工程方案的设计条件 第一节设计依据 （ 1）《航道整治工程技术规范》（ JTJ3122020）； （ 2）《建筑地基处理技术规范》（ JGJ792020） ； （ 3）《连云港工程地质勘察报告》 （ 4） 《 366311JTJ3002020 港口及航道护岸工程设计与施工规范》 设计参数 粉质粘土及粘土物理力学特性指标统计值 指标名称 含水率 重度 孔隙比 塑性指数 液性指数 快 剪 固 快 压缩系数 压缩 模量 粘聚力 内摩擦角 粘聚力 内摩擦角 ω γ e Ip IL C Φ C’ Φ’ a12 Es % kN/m3 kPa 度 kPa 度 MPa1 MPa 平 均 值 4 12 5 15 14 5 频 数 45 43 44 45 45 16 16 14 12 16 17 最 大 值 20 16 26 23 2 最 小 值 6 4 6 9 9 标 准 值 3 10 5 12 11 3 淤泥及淤泥质粉质粘土物理力学特性指标统计值 指标名称 含水率 重度 孔隙比 塑性指数 液性指数 快 剪 固 快 压缩系数 压缩 模量 无侧限 抗压 强度 十字 板剪 切强 度 比贯 入阻 力 粘聚力 内摩擦角 粘聚力 内摩擦角 ω γ e Ip IL C Φ C’ Φ’ a12 qu qu Cu Ps % kN/m3 kPa 度 kPa 度 MPa1 kPa kPa kPa MPa 平 均 值 5 3 9 10 13 江西科技学院 本 科生毕业论文 14 粘土及粉质粘土 物理力学特 性指标统计值 指标名称 含水率 重度 孔隙比 塑性指数 液性指数 快 剪 固 快 压缩系数 压缩 模量 无侧限 抗压 强度 粘聚力 内摩擦角 粘聚力 内摩擦角 ω γ e Ip IL C Φ C’ Φ’ a12 Es qu % kN/m3 kPa 度 kPa 度 MPa1 MPa kPa 平 均 值 22 21 18 频 数 137 134 134 140 137 40 40 48 46 63 64 25 最 大 值 46 28 41 29 最 小 值 4 7 7 8 标 准 值 19 14 19 17 频 数 251 254 251 257 257 93 92 102 101 161 164 62 404 8463 最 大 值 13 8 19 19 25 最 小 值 1 1 3 5 5 标 准 值 4 3 8 9 12 江西科技学院 本 科生毕业论文 15 江西科技学院 本 科生毕业论文 16 第六章 岸坡稳定性分析 本工程段岸坡具体情况有很多 差别，现在选择本工程段 16 号土坡横剖面的情况来分析。 因为 16 号土坡横剖面所在位置相对于所有的横剖面位置而言，工程地质条件中等，极具代表性。 第一节 岸坡稳定性验算参数 勘区航道沿线的护岸在不同程度上均有破坏、损毁，其主要原因除为人类活动、船行波、软土地基以外 ， 护岸基底土体抗冲能力较差，在船行波冲刷淘蚀作用下，易发生岸坡崩塌及浅层滑坡等不良物理地质现象，特别是护岸基础施工时 对边坡稳定有不利影响 ,故须进行边坡稳定性验算， 并视需要 采取一定护坡措施 .在进行边坡稳定性验算时，建议采用下表推荐值 : 边坡稳定性 验算土性指标推荐值 I 区 单元土体名称及编号 天然重度 （ KN/m3） 快 剪 固 剪 C(Kpa) Ф (度 ) C(Kpa) Ф (度 ) ② 粉质粘土及粘土 16 6 12 13 ③ 淤泥及淤泥质粉质粘土 6 3 11 7 ③ 1 粉质粘土 11 9 13 15 ③ 2 粉砂 / 25 10 28 ③ 3 粉土 / / / / ④ 粘土及粉质粘土 30 13 37 15 ④ 1 粉细砂 / / / / ④ 3 粉土 10 24 / / ④ 4 淤泥质粉质粘土 / / / / ⑤ 粘土及粉质粘土 45 12 40 15 Ⅱ区 ② 粉质粘土及粘土 5 18 13 ③ 淤泥及淤泥质粉质粘土 9 3 9 8 ③ 1 粉质粘土 11 3 10 16 ③ 2 粉砂 5 26 6 28 ④ 粘土及粉质粘土 32 11 24 14 ④ 1 粉细砂 / / 6 33 江西科技学院 本 科生毕业论文 17 ④ 2 中粗砾砂 / / / / ④ 3 粉土 12 25 6 27 ④ 4 淤泥质粉质粘土 20 7 15 14 ⑤ 粘土及粉质粘土 36 15 22 17 Ⅲ区 ② 粉质粘土及粘土 13 8 16 14 ③ 淤泥及淤泥质粉质粘土 10 3 11 8 ④ 粘 土及粉质粘土 40 13 20 16 ④ 1 粉细砂 / / / / ④ 3 粉土 / / / / ④ 4 淤泥质粉质粘土 / / / / ⑤ 粘土及粉质粘土 40 15 28 15 第二节 护岸上的作用分 类 护岸上的作用可分为下列三类 : (1)永久作用 :自重力、土重力、静水压力、浮托力、由永久作用引起的土压力和剩余水压力等。 (2)可变作用 :装卸和运输机械荷载、人群荷载、堆货荷载、波浪力、水流力、渗流力、冰压力以及由可变作用引起的土压力和施工荷载等。 本护岸有一定的车辆荷载。 (3)偶然作用 :地震作用等。 第三节 毕肖普条分法 的原理及其实现 为了准确把握拟建岸坡工程后土体的稳定性及土压力情况，首先要对岸坡进行稳定性分析 .岸坡的概化模型如下图所示： 粘性土由于粘聚力的存在，粘性土坡不像无粘性土坡一样仅沿坡面表面滑动。 研究表明，均质粘性土坡的滑动面为对数螺线曲面，形状近似于圆柱江西科技学院 本 科生毕业论文 18 面，在工程设计中常假定滑动面为圆弧面。 建立在这一假定基 础上的土坡稳定分析方法称为 圆弧滑动法。 均质的粘性土坡失去稳定是由于滑动土体绕圆心发生转动。 把滑动土体当成一个刚体，滑动土体的重量 W，将使土体绕圆心O旋转， 滑动力矩 为 Ms＝ Wd。 抗滑力矩 由两部分组成：一是滑动面 AC 上粘聚力产生的抗滑力矩；另一项是土体的支承反力所产生的抗滑力矩，支承反力的大小和方向与土的内摩擦角 值有关。 但是滑动面上反力的分布无法确定，因此对于 0的土，必须采用条分法分析，才能求得摩擦力所产生的抗滑力矩。 对于饱和粘土，在不排水条件下， u＝ 0， τ f＝ cu时，滑动面是一个光滑面， 反力的 方向必垂直于滑动面，即通过圆心 O，不产生力矩。 这时安全系数可用下式定义： Wd RACcMMF usRs  滑动力矩抗滑力矩 为了将圆弧滑动法应用于  ＞ o 的粘性土，通常采用条分法 .条分法江西科技学院 本 科生毕业论文 19 就是将滑动土体竖直分成若干土条，把土条当成刚体，分别求作用于各土条上的力对圆心的滑动力矩和抗滑力矩，然后求土坡的稳定安全系数 . 静力平衡方程 00,0  izixi MFF 和 极限平衡方程siiiii F lcNT  tan 已知量 Pi、 Hi、 hi 未知量 Pi＋ Hi＋ hi＋ Ni 和 Ti 未知数和方程 如果滑动土体分成 n个条块，则条块间的分界面有 (n－ 1)个 .土条界面上力的未知量为 3(n－ 1)，滑动面上力的未知量为 2n，加上待求的安全系数 Fs，总计未知量个数为 (5n－ 2).可以建立的静力平衡方程和极限平衡方程为 4n个 .待求未知量与方程数之差为 (n－ 2).一般条分法计算中， n 在 10以上，因此是一个高次的超静定问题 . 问题求解 要使问题得解，必须建立新的条件方程 .有两个可能的途径： 一、是抛弃刚体平衡的概念，把土当成变形体，通过有限元法对土坡进行应力变形分析 ，计算滑动面上的应力分布，从而分析土坡的稳定性 . 二、以条分法为基础，但对条块间作用力进行简化假定，以减少未知量江西科技学院 本 科生毕业论文 20 或增加方程数 . 目前有许多种不同的条分法，其差别都在于采用不同的简化假定上 .各种简化假定，大体上分为三种类型： (1)不考虑条块间作用力或仅考虑其中的一个（瑞典条分法和简化毕肖甫法）； (2)假定条间力的作用方向或规定 Pi和H 的比值（折线滑动面分析方法）； (3)假定条块间力的作用位置，即规定 hi的大小，如等于侧面高度的 1/2 或 l/3（普遍条分法） . 由于 毕肖普条分法 计算精度较高 ， 现在以毕肖普条分 法进行稳定性分析 .毕肖普法是条分法的一种，假定滑动面是一个圆弧面，考虑土条侧面的作用力，并假定各土条底部滑动面上的抗滑安全系数均相同，即等于整个沿动面的平均安全系数 . 若土条处于静力平衡状态，根据竖向力平衡条件 Fz＝ 0，应有： iiiiiiiiiiii THWN TNHW   s inc o s s inc o s   根据满足安全系数为 Fs时的极限平衡条件：整理可得： siiiisiiiii FNlcF lcT  t a n)t a n(  考虑整个滑动土体的整体力矩平衡条件，各土条的作用力对圆心力矩之江西科技学院 本 科生毕业论文 21 和为零 .这时条间力 Pi 和 Hi 成对出现 .大小相等，方向相反，相互 抵消，对圆心不产生力矩。 滑动面上的正压力 Ni；通过圆心，也不产生力矩。 因此，只有重力 Wi 和滑动面上的切向力 Ti又对圆心产生力矩 .由整体力矩平衡得： 简化后得： RTdW iii  RNlcFRW iiiisii )t a n(1s in   这就是毕肖甫法的土坡稳定一般计算公式 .式中 H＝ Hi+1Hi 仍然是未知量 .毕肖甫进一步假定 H＝ 0，实际上也就是认为条块间只有水平作用力 P i而不存在切向力 Hi ,于是上式进一步简化为： iiiiiiiis WHWbcmF s in)ta n)((1 Bishop 法 计算过程 如下 （ 1）每一分段的滑动弧曲线可近似取直线，将各段图形简化为梯形或三角形，分段计算面积，其中包括荷载换算成土柱部分的面积在内。 （ 2）计算稳定系数：根据迭代法计算，首先假定一个 sF 值算出 m，代入公式算出一个 sF 值，这个 Fs 与设定 sF 值相比较如小于所设 sF 值的百分之一就可确定所设 sF 值为此的边坡稳定性 sF 值。 其中： siiii Fm  ta ns inc os    iii is QW KF sin)( 江西科技学院 本 科生毕业论文 22 以下为用 bishop 条分法所做的岸坡稳定性分析表格计算， 假设 sF =. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 土条 编号 土 条 宽 (m) i (176。 ) 河 堤 部 分 面 积 地 基 部 分 面 积 Wti(kN) Wdi(KN) Wsini Qisini Ctibi Cdibi im iK sF =1.55 sF =1.55 1 55 0。