基于圆弧法的复合地基稳定性分析新方法.pdf

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1、基础与结构工程器Foundation&StructureEngineering基于圆弧法的复合地基稳定性分析新方法胡玉娇1，杜泽丽1，张建强2(1．郑州科技学院土木建筑工程学院，河南郑州450064；2．郑州市市政工程勘测设计研究院，河南郑州450046)摘要：现实工程中在对复合地基的稳定性进行计算分析时常采用圆弧法．但该方法计算复杂．且圆弧条分得不同也会导致计算结果的不同，误差较大。因此结合实际工程中复合地基的滑动面，将公路复合地基的破坏滑动面简化为圆弧面和近似直线面相结合的复合滑动面，再利用积分公式推导出其稳定性系数公式，最后通过计算机编制程序，快速且精确

2、地得出计算结果。通过实例对圆弧法与新方法进行对比分析，结果表明：新方法提出的计算模型及公式更加接近实际情况。计算过程简单、系统性强，且便于工程人员操作。关键词：复合地基：稳定性分析；圆弧法；复合滑动面；稳定性系数中图分类号：TU471．99文献标志码：B文章编号：1009—7767(2017)03—0155—03NewAnalysisMethodofCompositeFoundationStabilityBasedonCircularArcMethodHuYujiao，DuZeli，ZhangJianqiang1圆弧法对复合地基的稳定性进行计算分析时常采用圆弧

3、法，其计算原理：在圆弧滑动面上，如果总剪切力为r．总抗剪切力为S，则沿该圆弧滑动面发生滑动破坏的稳定性系数K=S／T。但按照圆弧法对复合地基进行稳定性分析，其假定滑动面和实际情况有较大差异，分析出的稳定性系数与实际结果也存在较大差异，且圆弧法的计算过程烦琐，而且需要反复试算，存在着一定的不确定性11-31。复合地基圆弧法分析如图1所示．＼一j【彪滑动面’未加固区酮1复合地基圆弧法分析陲什通过对天津等地区高速公路复合地基失稳破坏情况的调查，发现如下特点：①水泥土搅拌桩加固区地基的破坏面近似为圆弧状；②未加固区地基的破坏面近似为直线状，且倾角在25。～600。因此

4、，笔者利用积分形式代替原公式中的求和形式进行计算，且假定破坏滑动面为圆弧面和近似直线相结合的复合面，使得计算过程更加简便，破坏面更加接近实际情况。2复合地基稳定性分析新方法2．1破坏模型概况复合地基破坏模型如图2所示。其中O点为坐标轴的原点；Or点为圆弧的圆心，坐标为(亭，叼)；A、B点为圆弧与地基的交点；C点为圆弧上的点，该点的切线与z轴平行【。1：D点是圆弧与Y轴的交点，且直线段AD相交于D点；q为作用在地基上的均布线荷载；c。、9l、y】分别为加固区土层的黏聚力、内摩擦角、重度；c：、妒：、y：分别为非加固区土层的黏聚力、内摩擦角、重度。2017JF$3

5、搠(5一)第35It-辛荭技术155L0哳●●酬●●萨p器基础与结构工程Foundation&StructureEngineering复合地基的综合强度指标和重度可采用面积比法计算，计算公式如下：Cl=c2(1一，n)+，瑚。；(1)tan妒1=tan妒2(1-m)+mtan妒p；(2)y1=y2(1一m)+mTp。(3)式中：c。为桩体的黏聚力，kPa；妒。为桩体的内摩擦角，O；y。为桩体的重度，kN／m3。2．2稳定性系数分析计算从图2可以看出，AD直线段的数学方程式为y=ax+b．而AD直线段与圆弧BCD相交于D点，可得出6=叩、厅[：F，但圆弧的圆心坐

6、标(亭，叼)、半径r和a均为待定系数，设复合地基失稳时对圆心的滑动力矩为慨，抗滑力矩为眠，其中慨和眠分别为待定系数亭、77、r、a的函数，因此复合地基稳定性系数可定义为：趾粼a。㈩慨(孝，叼，r，)。对于式(4)，只要推出滑动力矩眠(孝，77，r，a)和抗滑力矩Ms(s亡，叼，r，a)的计算公式则可在计算机上迭代试算【5]求出最小的安全系数Km。2．3力学模型分析对于图2中均质的地基圆弧面BCD方程式为：y，=r／一、／r2一(戈一亭)2。(5)其中戈∈[o，f+、／F孑]，圆弧上任一点的倾斜角为O／i，则：si’n啦=旦生；(6)c。。舻堑兰盟。(7)B点坐

7、标为(f+、／可，o)，则AD直线段的方程式为：y2=ax+'r／一、／r2一尹。(8)其中咒∈J3堑2二￡卫，0l，直线段上的倾斜角为卢，则：sin卢=—兰兰；(9)、／舻+1COSf；--—≤兰=。(10)～蠢七1直线段AD的土体对圆心o’力矩为定值，即o’点到直线段4D的距离为：戈：I喹盟1．、石耳r156啼荭投木2017No．3(May)V01．352．4滑动力矩腿计算公式对圆心D7的滑动力矩慨包括衄段土体自重和地面荷载对圆心产生的力矩，分别用M：和聪表示，于是得：慨=M：+心；(12)蘑+、研聪=y1I，ylrsinot。dx；(13)蠼：丛罂r—q

8、dx。(14)2．5抗滑力矩眠计算公式