CN110468819B - 一种临坡土质地基破坏模式的判定方法 - Google Patents

一种临坡土质地基破坏模式的判定方法 Download PDF

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Abstract

一种临坡土质地基破坏模式的判定方法，其步骤主要是：a、参数测定：测出临坡土质地基的坡高H、坡度β；测定出临坡地基土的容重γ、黏聚力c和内摩擦角
Figure DDA0002162884010000011
b、边坡安全系数的计算：由步骤a测得的参数，用有限元抗剪强度折减法得出临坡土质地基的边坡安全系数Fs；c、得出临坡土质地基的临界安全系数Fscr，Fscr＝1.4409‑0.02787H+0.005322β；d、地基破坏模式的判定：当边坡安全系数Fs大于临界安全系数Fscr时，判定为地基承载破坏模式；否则，判定为边坡失稳破坏模式。该方法可准确判定临坡土质地基破坏模式，能使临坡土质地基工程的设计和后期加固的分析计算过程简化，降低工程成本。

Description

一种临坡土质地基破坏模式的判定方法
技术领域
本发明属于岩土工程技术领域，尤其涉及一种临坡土质地基破坏模式的判定方法。
背景技术
工程中，由于受地形条件的限制，不可避免地会将建筑物及构筑物基础设置在临近土质边坡的顶部，这类地基称为临坡土质地基。临坡土质地基的承载特性及在坡顶荷载作用下的边坡稳定性，是地基安全设计与评估所面临的复杂问题，其破坏模式随临坡土质地基几何参数及土体物理力学特性的不同，表现出两种典型的破坏模式：地基承载破坏模式和边坡失稳破坏模式。其中，地基承载破坏是由坡顶荷载超过临坡地基极限承载力致使地基土体发生破坏；此种破坏模式下的土体自重荷载有利于临坡地基承载能力的提高。边坡失稳破坏是由坡顶荷载和边坡土体自重荷载共同作用导致边坡土体发生破坏；此种破坏模式下的土体自重荷载不利于临坡地基承载能力的提高。通常临坡土质地基破坏模式与边坡几何参数相关，表现为坡高、坡度较低时易发生地基承载破坏，坡高、坡度较高时易发生边坡整体失稳破坏。同时，临坡土质地基破坏模式也与地基土的强度相关，当土体强度较低时易发生边坡失稳破坏，当土体强度较高时易发生地基承载破坏。
现有的新建临坡土质地基工程的设计和已有工程的加固处理，是全面的对地基承载力和边坡稳定性各种参数进行检算，得出地基处理和边坡加固的方案；其计算分析过程复杂、繁琐，设计和加固处理方案无论临坡土质地基实际处于何种破坏模式，通常均采用地基和边坡同时加固的方案；其可靠性有余，经济性不足，导致工程建设和加固的成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种临坡土质地基破坏模式的判定方法，该方法可准确判定出临坡土质地基的破坏模式；在临坡土质地基工程的设计和后期加固处理时，能根据判定结果只进行相应模式下的后续参数计算，得出对应的地基处理或边坡加固方案；既简化分析计算过程，又能在保证工程安全的前提下，提高临坡土质地基工程的经济性，降低工程成本。
本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种临坡土质地基破坏模式的判定方法，其步骤依次是：
a、参数测定
通过现场量测获得临坡土质地基的坡高H、坡度β；再由比重试验测定出临坡地基土的容重γ，由抗剪强度试验测定出临坡地基土的黏聚力c和内摩擦角
Figure BDA0002162882000000021
b、边坡安全系数的计算
由步骤a测得的临坡土质地基的坡高H、坡度β，和临坡地基土的容重γ黏聚力c和内摩擦角
Figure BDA0002162882000000022
用有限元抗剪强度折减法得出临坡土质地基的边坡安全系数Fs；
c、临界安全系数的确定
由下式得出临坡土质地基的临界安全系数Fscr；
Fscr＝1.4409-0.02787H+0.005322β
d、地基破坏模式的判定
当临坡土质地基的边坡安全系数Fs大于临坡土质地基的临界安全系数Fscr时，判定临坡土质地基的破坏模式为地基承载破坏模式；否则,判定临坡土质地基的破坏模式为边坡失稳破坏模式。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、申请人通过大量试验及理论分析发现，临坡土质地基两种破坏模式的界限值与荷载及荷载的位置无关，而与坡度及坡高有关，并成功得出两种破坏模式的界限值与坡度及坡高的函数表达式。进而通过简单的测量计算即可准确可靠的判定出临坡土质地基的破坏模式。对于新建临坡土质地基工程设计和已有工程加工处理，能根据判定结果只进行相应模式下后续参数计算，得出对应的地基处理或边坡加固的方案，使得分析计算过程简化。
二、本发明在简化计算的同时，还能在保证临坡土质地基工程安全的前提下，提高工程经济性，降低工程成本：如判定为地基承载破坏模式，则可不考虑边坡影响，只进行常规的地基加固的分析计算及相应的设计、处理即可，大大降低工程成本。相反，若判定为边坡失稳破坏模式，则可通过放缓临坡地基的坡度或提高地基土强度，来加固边坡，使得临坡土质地基失稳模式由边坡失稳模式转化为地基承载破坏模式，可再进行常规的地基加固的设计、处理；进而确保临坡土质地基工程的安全性和可靠性。
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
具体实施方式
实施例
本发明的一种具体实施方式是，一种临坡土质地基破坏模式的判定方法，其步骤依次是：
a、参数测定
通过现场量测获得临坡土质地基的坡高H、坡度β；再由比重试验测定出临坡地基土的容重γ，由抗剪强度试验测定出临坡地基土的黏聚力c和内摩擦角
Figure BDA0002162882000000031
b、边坡安全系数的计算
由步骤a测得的临坡土质地基的坡高H、坡度β，和临坡地基土的容重γ黏聚力c和内摩擦角
Figure BDA0002162882000000041
用有限元抗剪强度折减法得出临坡土质地基的边坡安全系数Fs；
c、临界安全系数的确定
由下式得出临坡土质地基的临界安全系数Fscr；
Fscr＝1.4409-0.02787H+0.005322β
d、地基破坏模式的判定
当临坡土质地基的边坡安全系数Fs大于临坡土质地基的临界安全系数Fscr时，判定临坡土质地基的破坏模式为地基承载破坏模式；否则,判定临坡土质地基的破坏模式为边坡失稳破坏模式。
模拟试验验证：对坡高H＝5m～15m、坡度β＝15°～45°的临坡土质地基进行系列模拟试验，测出临坡土质地基的破坏模式；试验结果与本发明方法的判定结果一致。

Claims (1)

1.一种临坡土质地基破坏模式的判定方法，其步骤依次是：
a、参数测定
通过现场量测获得临坡土质地基的坡高H、坡度β；再由比重试验测定出临坡地基土的容重γ，由抗剪强度试验测定出临坡地基土的黏聚力c和内摩擦角
Figure FDA0002162881990000011
b、边坡安全系数的计算
由步骤a测得的临坡土质地基的坡高H、坡度β，和临坡地基土的容重γ黏聚力c和内摩擦角
Figure FDA0002162881990000012
用有限元抗剪强度折减法得出临坡土质地基的边坡安全系数Fs；
c、临界安全系数的确定
由下式得出临坡土质地基的临界安全系数Fscr；
Fscr＝1.4409-0.02787H+0.005322β
d、地基破坏模式的判定
当临坡土质地基的边坡安全系数Fs大于临坡土质地基的临界安全系数Fscr时，判定临坡土质地基的破坏模式为地基承载破坏模式；否则,判定临坡土质地基的破坏模式为边坡失稳破坏模式。
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