DB52∕T 1544-2020 岩溶洼地 球冠型边坡稳定性计算.docx

ICS 93.020CCS P 10DB52贵州省地方标准DB52/T 15442020岩溶洼地 球冠型边坡稳定性计算Karst depressionCalculation for stability of spherical cap2020 - 12 - 16 发布2021 - 04 - 01 实施贵州省市场监督管理局发 布DB52/T 15442020目次前言 . II1  范围 . 12  规范性引用文件 . 13  术语和定义 . 14  球冠型边坡模型建立及滑面适用条件 . 25  计算方法 . 2IDB52/T 15442020前言本文件按照GB/T 1.1-2020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意：本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由贵州省工业和信息化厅提出并归口。本文件起草单位：贵州正业工程技术投资有限公司、中国地质环境监测院、中国科学院国家天文台、清华大学。本文件主要起草人：殷跃平、沈志平、姜鹏、宋二祥、徐明、余能彬、闫金凯、朱军、陈德茂、付君宜、刘慧、姚亮、连江波、李振庆、雷鑫。IIDB52/T 15442020岩溶洼地 球冠型边坡稳定性计算1  范围本文件规定了岩溶洼地球冠型边坡稳定性计算的模型建立、滑面适用条件和计算方法。本文件适用于岩溶洼地球冠型边坡稳定性计算。2  规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 50330建筑边坡工程技术规范3  术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1岩溶洼地 karst depression由岩溶作用形成的底部平缓，面积较大的封闭负地形。3.2对称轴 axis of symmetry岩溶洼地的近似球心在竖直方向上的直线。3.3对称轴剖面 axis of symmetry profile过对称轴的平面切割边坡形成的剖面。3.4球冠型边坡 spherical cap shape slope对称轴剖面沿对称轴旋转360°形成的圆形凹坡。3.5圆弧型滑面 circular arc shape sliding surface对称轴剖面上的滑体滑面为一个圆弧线，将该圆弧线绕对称轴旋转360°形成的曲面。1DB52/T 154420203.6折线型滑面 broken line shape sliding surface对称轴剖面上的滑体滑面为一个折线，将该折线绕对称轴旋转360°形成的曲面。3.7直线型滑面 straight line shape sliding surface对称轴剖面上的滑体滑面为一个直线，将该直线绕对称轴旋转360°形成的曲面。4  球冠型边坡模型建立及滑面适用条件4.1  球冠型边坡模型建立根据坡高、坡度、岩土构成、外荷载等因素，选取几组对工程最不利的对称轴剖面，将其沿对称轴旋转360°形成球冠型边坡如图1所示，对称轴剖面土体可以为均质土体也可以为分层土体，所建立的模型适用于球冠型边坡的整体稳定性评价。图1  球冠型边坡模型建立4.2  球冠型边坡滑面适用条件滑面形式包括圆弧型滑面、折线型滑面和直线型滑面，其适用条件按GB 50330执行。5  计算方法5.1  球冠型边坡拱效应的计算将球冠型边坡的滑体划分为多个环形条块i，取微小角度的扇形体i为计算单元如图2所示。图2中环形条块i（扇形体i）的半径ri为扇形体i的重心到对称轴的距离。2DB52/T 15442020图2  球冠型边坡计算单元选取5.1.1  球冠型边坡拱效应通过扇形体 i 的轴向力 FNi 计算，如图 3 所示，计算公式可按下式计算。. (1). (2). (3)式中：FNi扇形体 i 的土体轴向抗压力（kN）；hi扇形体 i 的高（m）；li扇形体 i 的底面长度（m）；i扇形体 i 的滑面倾角（°）；c2i扇形体 i 的滑体黏聚力（kPa）；2i扇形体 i 的滑体内摩擦角（°）；Ti扇形体 i 的土体轴向抗压力产生的抗滑力（kN）；其作用点位于扇形体 i 的重心上；扇形体 i 的微小角度。注：式（2）假定扇形体i的小主应力方向为重力方向，大主应力方向为扇形体i的轴向，并取小主应力为0。3DB52/T 15442020说明：FNi扇形体 i 的土体轴向抗压力（kN）；Ti扇形体 i 的土体轴向抗压力产生的抗滑力（kN）；其作用点位于扇形体 i 的重心上；ri扇形体 i 的半径（m）；扇形体 i 的微小角度。图3  扇形体 i 拱效应产生的抗滑力计算简图5.2  圆弧型滑面球冠型边坡稳定性系数计算圆弧型滑面球冠型边坡稳定性系数Fs可按下式计算，其计算简图如图4所示。. (4). (5)4DB52/T 15442020. (6). (7). (8). (9). (10)式中：c1i扇形体 i 的滑面黏聚力（kPa）；1i扇形体 i 的滑面内摩擦角（°）；ri扇形体 i 的半径（m）；li扇形体 i 的底面长度（m）；i扇形体 i 的滑面倾角（°）；hi扇形体 i 的高（m）；RiTi 到圆弧型滑面圆心的力矩（m）；R圆弧型滑面半径（m）；Ti扇形体 i 的土体轴向抗压力产生的抗滑力（kN）；其作用点位于扇形体 i 的重心上；c2i扇形体 i 的滑体黏聚力（kPa）；2i扇形体 i 的滑体内摩擦角（°）；Wi扇形体 i 自重（kN）；Wi0扇形体 i 环向单位宽度自重（kN/m）；Gbi扇形体 i 竖向附加荷载（kN）；Gbi0扇形体 i 环向单位宽度竖向附加荷载（kN/m）；方向指向下方时取正值，指向上方时取负值；Ui扇形体 i 滑面总水压力（kN）；Qi扇形体 i 水平荷载（kN）；Qi0扇形体 i 环向单位宽度水平荷载（kN/m）；方向指向坡外时取正值，指向坡内时取负值；w水的重度，取 10kN/m3；hwi，hw,i-1扇形体 i 及扇形体 i-1 滑面前端水头高度（m）；i扇形体的编号，从后方起编；n扇形体数量。5DB52/T 15442020说明：Wi扇形体 i 自重（kN）；Ni扇形体 i 在滑面上的法向力（kN）；Ti0扇形体 i 在滑面上的抗滑力（kN）；Ti扇形体 i 的土体轴向抗压力产生的抗滑力（kN）；其作用点位于扇形体 i 的重心上；li扇形体 i 的底面长度（m）；i扇形体 i 的滑面倾角(°)；hi扇形体 i 的高（m），按扇形体底面长度中点处的高度取值；RiTi 到 O 的力矩（m）；R圆弧型滑面半径（m）；ri扇形体 i 的半径（m）；O圆弧型滑面圆心；Gbi扇形体 i 竖向附加荷载（kN）；Qi扇形体 i 水平荷载（kN）；Ui扇形体 i 滑面总水压力（kN）；i扇形体的编号，从后方起编。图4  圆弧型滑面球冠型边坡稳定性系数计算简图5.3  折线型滑面球冠型边坡稳定性系数计算折线型滑面球冠型边坡稳定性系数Fs可按下式计算，其计算简图如图5所示。. (11). (12). (13)6w水的重度，取 10kN/m ；DB52/T 15442020. (14). (15). (16). (17). (18). (19). (20)式中：Pn扇形体 n 的剩余下滑力（kN）；Pi扇形体 i 对扇形体 i+1 的剩余下滑力（kN）；当 Pi<0(i<n)时取 Pi=0；Si扇形体 i 重力及其他外力产生的下滑力（kN）；Ti0扇形体 i 重力及其他外力产生的抗滑力（kN）；Ti扇形体 i 的土体轴向抗压力产生的抗滑力（kN）；其作用点位于扇形体 i 的重心上；i-1扇形体 i-1 对扇形体 i 的传递系数；li扇形体 i 的底面长度（m）；i扇形体 i 的滑面倾角（°）；ri扇形体 i 的半径（m）；hi扇形体 i 的高（m）；c1i扇形体 i 的滑面黏聚力（kPa）；1i扇形体 i 的滑面内摩擦角（°）；c2i扇形体 i 的滑体黏聚力（kPa）；2i扇形体 i 的滑体内摩擦角（°）；Wi扇形体 i 自重（kN）；Wi0扇形体 i 环向单位宽度自重（kN/m）；Gbi扇形体 i 竖向附加荷载（kN）；Gbi0扇形体 i 环向单位宽度竖向附加荷载（kN/m）；方向指向下方时取正值，指向上方时取负值；Ui扇形体 i 滑面总水压力（kN）；Qi扇形体 i 水平荷载（kN）；Qi0扇形体 i 环向单位宽度水平荷载（kN/m；方向指向坡外时取正值，指向坡内时取负值；3hwi，hw,i-1扇形体 i 及扇形体 i-1 滑面前端水头高度(m)。7DB52/T 15442020说明：Wi扇形体 i 自重（kN）；Ni扇形体 i 在滑面上的法向力（kN）；Pi扇形体 i 对扇形体 i+1 的剩余下滑力(kN)；当 Pi<0(i<n)时取 Pi=0；li扇形体 i 的底面长度（m）；i扇形体 i 的滑面倾角（°）；ri扇形体 i 的半径（m）；Ti0扇形体 i 重力及其他外力产生的抗滑力（kN）；Ti扇形体 i 的土体轴向抗压力产生的抗滑力（kN）；其作用点位于扇形体 i 的重心上；Gbi扇形体 i 竖向附加荷载（kN）；Ui扇形体 i 滑面总水压力（kN）；Qi扇形体 i 水平荷载（kN）；i扇形体的编号。图5  折线型滑面球冠型边坡稳定性系数计算简图5.4  直线型滑面球冠型边坡稳定性系数计算直线型滑面球冠型边坡稳定性系数Fs可按下式计算，其计算简图如图6所示。. (21). (22). (23). (24)8w水的重度，取 10  kN/m  ；DB52/T 15442020. (25). (26). (27)式中：r扇形滑体的半径（m）；l扇形滑体的底面长度（m）；扇形滑体的滑面倾角（°）；h扇形滑体的高（m）；T扇形滑体轴向力产生的抗滑力（kN）；其作用点位于扇形滑体的重心上；c1扇形滑体的滑面黏聚力（kPa）；1扇形滑体的滑面内摩擦角（°）；c2扇形滑体的滑体黏聚力（kPa）；2扇形滑体的滑体内摩擦角（°）；W扇形滑体自重（kN）；W0扇形滑体环向单位宽度自重（kN/m）；Gb扇形滑体竖向附加荷载（kN）；Gb0扇形滑体环向单位宽度竖向附加荷载（kN/m）；方向指向下方时取正值，指向上方时取负值；U扇形滑体滑面总水压力（kN）；Q扇形滑体水平荷载（kN）；Q0扇形滑体环向单位宽度水平荷载（kN/m）；方向指向坡外时取正值，指向坡内时取负值；V扇形滑体后缘陡倾裂隙面上的总水压力（kN）；r0扇形滑体后缘陡倾裂隙到对称轴的距离（m）；3hw扇形滑体后缘陡倾裂隙填充水高度(m)，根据裂隙情况及汇水条件确定。9DB52/T 15442020w水的重度，取 10kN/m ；说明：W扇形滑体自重（kN）；N扇形滑体在滑面上的法向力（kN）；T0扇形滑体在滑面上的抗滑力（kN）；T扇形滑体轴向力产生的抗滑力（kN）；其作用点位于扇形滑体的重心上；r扇形滑体的半径（m）；l扇形滑体的底面长度（m）；扇形滑体的滑面倾角（°）；Gb扇形滑体竖向附加荷载（kN）；U扇形滑体滑面总水压力（kN）；Q扇形滑体水平荷载（kN）；V扇形滑体后缘陡倾裂隙面上的总水压力（kN）；r0扇形滑体后缘陡峭裂隙到对称轴的距离（m）；3hw扇形滑体后缘陡峭裂隙填充水高度（m），根据裂隙情况及汇水条件确定。图6  直线型滑面球冠型边坡稳定性系数计算简图_10DB52/T1544-2020