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滑坡稳定性计算报告.doc

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工程地质学基础黄石市板岩山二中滑坡稳定性分析计算报告吴超 05210520101004034一、资料获取1. 地形地貌该坡体地势东高西低,由滑坡后缘山顶高程,前缘高程,相对高差达。滑坡体上部与地形较陡的危岩土接壤坡度为度,以下部分地形坡度为度,两侧为南北向的小冲沟,滑坡滑移的长轴方向为度,第四系土体西薄东厚,西部岗顶层厚,沟谷;东部土层厚左右,最厚处可达。此滑坡体南北纵长左右,东西纵长左右,总面积约为,总体积约为。2. 岩土类型及其工程性质该滑坡属上为松散堆积物下为基岩的土质滑坡。上覆土体颜色自西向东由棕黄变为黑色,根据钻孔以及探槽等勘探资料表明,二中滑坡体的土体结构可以大致划分为七层,分别为煤矿渣堆积层,含角砾粉质粘土层,含碎石粘土层,含碎石粉质粘土层,含碎石红粘土层,粘土夹碎石层,如图1。图1 二中滑坡体土体结构3. 水文地质条件在二中南侧,标高以上,一般为透水不含水层;在标高左右为地形急缓过渡地带,一般为弱含水层。二中滑坡前缘基岩的稳定地下水位在标高左右。含碎石粉质粘土为弱含水层,其下不稳定地下水位标高在之间。地下水的渗流压力和润滑作用是该土质滑坡的主要形成原因之一。二、滑坡稳定性分析计算1.应用软件计算机技术在岩土工程计算中已经得到了普遍的应用,虽然商业的专业软件层出不穷,但由于这些软件的不可见性、不可修改性,给使用者带来了诸多的不便。Microsoft Excel 是美国微软公司研制的电子表格软件,它具有强大的计算、制图、制表和数据库操作功能,使用较为简单、方便,它在各个领域均得到了广泛的应用。文中以滑坡剩余推力法计算为例,应用 Excel 对黄石市板岩山二中滑坡稳定性进行了分析计算。2.剩余推力法的基本理论剩余推力法假定条块间作用力的方向,其重要前提就是假设当前条块在分界面处对下一块体的推力的方向平行于当前条块的底滑面,然后根据平行于底滑面和垂直于底滑面两个方向的合力为零以及最前缘一块的剩余推力为零进行迭代求解。将整个滑体进行求解后,取其中的第号条块,假定第号条块传来的力的方向平行于第号条块的底滑面,而第号条块传给第号条块的力的方向平行于第号条块的底滑面(受力图见图2、3)。图2 折线形滑动面的滑坡计算坡面 图3 第号条块受力图2.1考虑因素如下所示:a.地震力式中:为地震加速度, ;为重力加速度, ;为第条块单宽自重, ;水平地震系数b.地下水压力,若第条块上、下两侧面的水柱高度分别为、(单位为),则两侧作用面上的水压力为: 滑面上静水压力产生的扬压力为:式中:为第条块滑面长度, ;为水的容重, ;据此,第条块在自重力、地震力和静水压力作用下的平衡方程为:,为第和条块的剩余下滑力,;,为第和条块底部的倾角;、、为传递函数;为滑动面安全系数2.2 滑坡稳定性计算系数该滑坡所在地区的地震烈度为6度,故计算方案采用6度地震的水平地震系数考虑。状态容重内摩擦角内聚力水平地震加速度天然1.818350.5饱和2.215300.52.3 计算建立计算工作表录入设定的参数。建立如表一所示格式的工作表,工作表中需要输入的项目有滑块编号、地震加速度、重力加速度、条块单宽自重、水容重、水柱高、、条块长度、条块底部倾角、内聚力、滑动面摩擦角等。相关参数条块1条块2条块3条块4条块5地震加速度0.50.50.50.50.5重力加速度9.89.89.89.89.8第条块单宽自重400400400400400水容重1.81.81.81.81.8水柱高01223水柱高12233第条块滑面长度55555条块底部倾角2224232627滑动面摩擦角1818181818凝聚力3535353535相关参数条块6条块7条块8条块9条块10地震加速度0.50.50.50.50.5重力加速度9.89.89.89.89.8第条块单宽自重400400400400400水容重1.81.81.81.81.8水柱高33211水柱高32113第条块滑面长度55555条块底部倾角2826262527滑动面摩擦角1818181818凝聚力3535353535参数工作表利用Excel中的公式编辑功能对各计算项目录入公式。Excel中提供了方便的编辑公式功能,可以根据计算项目的计算式录入公式。各计算公式用的数学表达式和Excel表达式如下表所示。数学表达式Excel表达式=B2/B3*B4=B7*B8*B8/2=(B8+B9)*B7*B10/2=IF(B15<0,C16-C17,C16-C17+B15*B18)=C4*SIN(C14*PI()/180)+C6*COS(C14*PI()/180)+(C12-C11)*COS(C14*PI()/180)=((C4*COS(C14*PI()/180)-C6*SIN(C14*PI()/180)-C13-(C12-C11)*SIN(C14*PI()/180))*TAN(C19*PI()/180)+C21*C10)/C20=COS((C14-D14)*PI()/180)-SIN((C14-D14)*PI()/180)*TAN(C19*PI()/180)/C20计算公式表利用Excel的复制功能对各条块的计算项目进行求解。通过利用Excel提供的句柄复制功能可以对各计算项目进行快速的求解。当鼠标指向选定的单元格出现句柄标志时,向下拖动该标志完成对该列进行公式的复制,则出现每一行对应的该项计算结果,对以上各列进行复制,则出现全部结果。计算结果表对于任一计算剖面,首先假定一个安全系数值代入上式中,通过不断调整值的大小,直到使最后一条块的下滑力,此时的值即为所求该剖面抗滑稳定安全系数(当一滑块剩余下滑力小于0时,考虑到岩石的不抗拉性质,传递推力去取0,其函数表达式为=IF(B15<0,C16-C17,C16-C17+B15*B18))。值确定后,每一条块的剩余下滑力,可同样用上述公式计算。条块剩余下滑力变化曲线当代入的时,最后一条块的剩余下滑力,且此时,所有条块的剩余下滑力也求得。三、总结1.在取岩体处于天然状态下,其力学参数:水容重为1.8,内摩擦角为,内聚力为,地震加速度为;重力加速度为,最终计算此滑坡安全性系数为1.362209。由计算结果可知在设定的参数下,此滑坡相对稳定。2.此计算方法的计算过程是透明的,其原始数据、中间结果及最终结果都显示在一张表格中,一目了然。3.Excel 可以完成重复性计算,对需要反复试算的问题或同类工程计算,只需改变一下有关参数,结果即可产生。4.利用Excel 的模板功能,将平时工作中计算的工作簿制成模板,以利于以后反复使用。利用Excel 进行岩土工程计算可以大大的提高工作效率。6
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