土木工程本科毕业论文

1、 本科生毕业论文（设计）题目: 连云港 名： xxx 学号： 2006 院 （系）： 专业： 工 程 指导教师： 职称： 评 阅 人： 职称： 二0一0 年 六 月 摘要连云港港是长三角主要港口和江苏最大海港,是苏北和中西部最经济便捷的出海口、新亚欧大陆桥东桥头堡，是以腹地内集装箱运输为主并承担亚欧大陆间国际集装箱水陆联运的重要中转港口。随着经济的发展，连云港的航运事业将会有更大的发展，在这一过程中，河道疏浚成为一个不得不面对的问题。河道疏浚要考虑方方面面的因素，关键词：河道疏浚 护岸工程 岸坡稳定性 毕肖普条分法 迭代实现 理正软件 挡土墙设计 目录第一章 绪论 . 1第二章 自然地理条件

2、. 1第一节 地理位置 . 2第二节 气象、水文 . 2第三章 护岸部分工程地质条件 . 4第一节 地形地貌 . 4第二节 区域地质构造及地震 . 4第三节 地层 . 5第四节 水文地质条件 . 6第五节 特殊性岩土 . 6第六节 不良地质作用 . 7第四章 护岸部分16号横剖面所在位置的岩土特性. 9第五章 护岸工程方案的设计条件 . 11第六章 岸坡稳定性分析. 13第二节 护岸上的作用分析 .14第三节 毕肖普条分法的原理及其实现 .14第四节 影响岸坡稳定的因素分析 .21第五节 护岸防治措施 .23第七章 挡土墙设计 . 24第一节 挡土墙采用理正软件设计 .24第二节 挡土墙设计人

3、工验算 .30第三节 排水设施 .33第四节 沉降缝和仲缩缝 .34 致谢 . 错误！未定义书签。参考文献 . 34 附图1 本工程地质平面图兼布孔图附图2 河道地质横剖图附图3 河道地质横剖图加挡土墙示意图附图4 河道地质纵剖面图 中国地质大学（武汉）本科毕业设计第一章 绪论连云港港位于江苏省东北隅、海州湾南岸，北邻山东，与韩国、日本等国家的主要港口相距在500海里的近海扇面内，是全国25个主枢纽港之一，是长三角主要港口和江苏最大海港，是苏北和中西部最经济便捷的出海口、新亚欧大陆桥东桥头堡，是以腹地内集装箱运输为主并承担亚欧大陆间国际集装箱水陆联运的重要中转港口，集商贸、仓储、保税、信息等服

4、务于一体的综合性大型沿海商港。连云港港疏港航道北起烧香河老闸以西600m处（中云台物流园区规划东边界），沿烧香河向西南至云善河交汇处进入云善河向南至云善河闸处向西南至善南闸进入盐河向南流经灌云县城穿过新沂河至灌南县盐灌船闸引航道与盐河交汊处，航道工程全线长69.546km，所经河流均属淮河水系.包括三级航道疏浚里程69.546km，新建护岸87.85km；改建、新建桥梁13座；新建通航船闸4座，闸室有效尺度为230234m；新建运盐河地涵1座，地涵尺寸为1372.73m；永久征地7899亩，临时征地11152亩；拆迁房屋191788.5m2，修建服务区1个（陆域配套设施由地方配套建设），布设航

5、道标志以及进行航道绿化等。连云港港疏港航道全线采用三级航道通航标准建设，设计最大船舶吨级为1000吨。 航道建设标准：航道底宽 45m；通航水深 3.2m；航道弯曲半径 480m。 桥梁建设标准：新建桥梁净高不小于7.0m，净宽不小于60m，原则上要求一跨过河。 善后河枢纽、新沂河枢纽建设标准：按iii级水工建筑物三级航道通航要求建设，单线1000t船闸，船闸有效尺度为230234m。 运盐河地涵建设标准：运盐河地涵尺度1372.73m（长净宽净高），设计流量7.29m3/s，过涵落差0.15m。受江苏省交通厅航道局委托，中交第二航务工程勘察设计院有限公司负责航道工程（k0k26+05，k34

6、+900k54+997，k61+593k69+546）、运盐河地涵工程及张店盐河桥至仲集桥之间的6座桥梁地质勘察工作，剩余204国道桥至烧香河大桥之间7座桥梁、新建通航船闸4座等另由航道局委托中交水运规划设计院有限公司、江苏省交通规划设计院有限公司进行地质勘察工作。本人于2009年9月份有幸在此项目中实习，对本工程段的各方面情况有基本的了解，认识到本工程的最终目的是河道疏浚，也了解到在对待护岸工程的方案上，大家各有不同的倾向，从不同的角度来看，各种方案都有其合理性。本人仅有20余天的实习经历，做太高难度的护岸方案，显得有些不切实际。因此在护岸工程的方案选取上，本人毫不犹豫的选择了挡土墙。“天下

7、大事，必作于细；天下难事，必作于易”，护岸挡墙的设计并不显眼，与石笼柔性挡墙和生态护岸相比，甚至显得有些落后，但是通过护岸挡墙的设计，本人再一次深刻的体会到了要做工程地质领域的工程师所必须具备的专业知识和社会责任。 1中国地质大学（武汉）本科毕业设计第二章 自然地理条件第一节 地理位置本项目所经区域隶属于江苏省连云港市辖区，连云港市位于江苏省东北部，东濒黄海，与朝鲜、韩国、日本隔海相望；北与山东郯城、临沭、莒南、日照等县市接壤；西与徐州新沂市、淮阴市沐阳县毗邻；南与淮阴市涟水、盐城市响水县相连,东西长公里，南北宽约公里，土地总面积平方公里，水域面积。平方公里。地理位置介于东经118241194

8、8，北纬34003507之间（详见下图-1本工程项目地理位置图）。 图-1工程项目地理位置图第二节 气象、水文2.2.1气象拟建工程地处北半球的中纬度，属暖温带和北亚热带的过渡区，气候具有明显的季风性、不稳定性、过渡性特征。春季雨量偏少，有寒流。春夏之交时有冰雹，夏季多暴雨，夏秋有台风。冬季多偏北风，气候寒冷干燥，正常年景少雨雪。七、八、九三个月盛行东南季风，常风向以东北风为主，受台风影响79月多暴雨。气象特征如下：2.2.2水文2中国地质大学（武汉）本科毕业设计连云港港疏港航道北起烧香河老闸以西600m处（中云台物流园区规划东边界），沿烧香河向西南至云善河交汇处进入云善河向南至云善河闸处向西

9、南至善南闸进入盐河向南流经灌云县城穿过新沂河至灌南县盐灌船闸引航道与盐河交汊处，航道工程全线长69.546km，所经河流均属淮河水系.绝大多数河流呈东西流向，汇入黄海；唯盐河、云善河呈南北走向，沟通其它各河道。连云港港疏港航道区域水系图见图-2. 图-2 连云港港疏港航道区域水系图3中国地质大学（武汉）本科毕业设计第三章 护岸部分工程地质条件本工程航道二、三、七标段兴建护岸结构。二标起点位于板桥镇烧香河大桥西侧（桩号k3+219），终点位于穿心桥东侧（桩号k12+300），长9.081km，本标段护岸结构主要采用灌砌块石重力式结构，局部岸段采用干砌块石护坡种植芦苇的型式，采用换填碎石和水泥搅拌

10、桩两种地基处理方式。三标起点位于小王庄附近（桩号k12+300），终点位于水厂北约100m处（桩号k19+500），长7.2km，本标段护岸结构为金属网孔积装箱金属网护垫结构（c-st1-1型）、灌砌块石挡墙金属网护垫结构（c-st1-2型）及金属网孔积装箱生态袋加筋结构（c-st2-1型）、灌砌块石挡墙生态袋加筋结构（c-st2-2型），地基处理采用开山石换填地基处理方式。七标位于灌云县城北侧，是盐河的一部分，起点位于刘墩河口（桩号k43+460），终点位于新沟河口（桩号k47+580），长4.12km，本标段主要采用灌砌块石重力式结构，对利用的原护岸采用钢筋砼方桩加固，基础处理分两种方式，

11、即钢筋砼小方桩、水泥搅拌桩。第一节 地形地貌本工程二、三标位于连云港板桥镇，七标位于灌云县伊山镇，地貌特征总体以平原为主，丘陵次之，地势低平，呈西高东低趋势。区内人口较为稠密，人类活动迹象频繁，除城镇附近交通较为便利外,其它位置公河较少，交通不甚方便。沿河两岸芦苇发育,河道宽窄不一,水深较浅，地貌上归属黄淮冲积平原。第二节 区域地质构造及地震3.2.1区域地质构造受地质构造控制，连云港地区的山体一般为西北角翘起，东南坡平缓，山体岩性基本上由变质岩组成。连云港的云台山是横亘我国东西的秦岭大别云台山超高压变质岩带的端点，这条超高压变质岩带不仅在亚洲最长，而且是我国南北两大板块的碰撞带，这条地壳深处

12、的南北缝合线，正好也是地上南北景观分界线，即秦岭淮河云台山以北是我国北方，以南是我国南方，地面上的南北分界线，基本上是地下的南北基底分界线的投影。由元古界海州群含磷变质岩系构成的褶皱基底，在漫长的地质历史时刻一直处于隆起剥蚀状态，直到中生代晚侏罗世才开始局部下降接受沉积。区内主要断裂构造有盱眙响水断裂（北东向），及海州泗阳断裂（北东向）。据盐连高速公河工程场地地震安全性评价报告，该断裂最新活动时代为上更新世早期。根据已有区域地质资料，区内地块构造已处于相对稳定状态，区域稳定性良好，活动性断裂构造不发育，区域场地稳定性良好，适宜一般性工程项目建设。3.2.2地震本区区域上位于一级大地构造单元秦岭

13、造山带武当大别隆起区的东延部分苏胶4中国地质大学（武汉）本科毕业设计隆起之上。基岩为古老而坚硬的变质岩系，总厚度在5000m以上，新生代以来地壳较为稳定，区域稳定性条件较好.根据地震历史资料，本区未曾发生过五级以上地震，1668年7月25日郯城8.5级强震曾波及连云港市。根据国家标准建筑抗震设计规范（gb50011-2001）及中国地震动参数区划图（gb18306-2001），勘区的地震动反应谱特征周期为0.45s，地震动峰值加速度为0.1g，设计分组为第三组，按该标准附录d“关于地震基本烈度向地震动参数过渡的说明”，本区的地震动参数对应的地震基本烈度为度。根据本次勘察成果以及区域地质资料，本

14、工程航道沿线软土、软弱土发育，属抗震不利地段。依照水运工程抗震设计规范（jtj225-98），应按规范要求并结合当地有关规定采用相应的抗震措施。第三节 地层从钻探揭露的地层来看，本工程具有全新统海陆交互相地层结构特征；其上部地层以海相成因的淤泥及淤泥质粉质粘土为主，中部为河湖相冲积成因的粘性土层，下部为侏罗系片麻岩。为了与详勘单元土层编号一致，勘区分布的单元土层编号呈不连续状，部分层号缺失，从上至下依次分布的主要层位为： 粉质粘土及粘土、淤泥、粘土及粉质粘土、粘土及粉质粘土及花岗片麻岩。该区各工程地质层及亚层的土性特征分述如下：粉质粘土及粘土（q4al ）：黄褐色、褐色，湿饱和，一般呈可塑状态

15、，局部硬塑，混砂，含云母及铁锰氧化物，较多植物根系及腐植质，高压缩性，低强度，广泛分布于勘区表层，为地表硬壳层，分布较稳定。淤泥（q4al+m）：灰褐灰色，局部灰黑色，饱和，流塑状态，无臭味或少许臭味，含云母，少量贝壳及腐植物，局部混砂团。具高含水量，高压缩性。-1粉质粘土（q4al）：灰褐灰色，局部灰黑色，饱和，流塑状态，含云母，少量贝壳及腐植物，局部混砂团。具高含水量，高压缩性。粘土及粉质粘土（q4al ）：灰色、灰黄色、灰绿色，饱和，一般呈软塑可塑状态，局部硬塑，混砂不均，含云母，少量铁锰结核及钙质胶结。-1粉细砂（q4al ）：灰色、灰黄色，颗粒较为均匀，饱和，松散密实状态，土质不均，

16、含云母，局部混少量粘性土。-2中粗砾砂（q4al ）：灰色、灰黄色，颗粒较为均匀，饱和，呈中密，含云母，少量钙质胶结块。-3粉土（q4al ）：5中国地质大学（武汉）本科毕业设计灰色，湿稍湿，松散中密状态，土质较均匀，混砂较多且不均.-4淤泥质粘土（q4al+m ）：灰色，饱和，呈流塑状态，混砂不均，含云母及贝壳屑，高含水量，高压缩性。 粘土及粉质粘土（q4al ）：褐黄色混灰绿色，含云母、铁锰质结核及钙质胶结块，刀切较光滑，一般呈硬塑可塑状态。-1强风化花岗片麻岩j2-3：灰绿色灰黄色，夹杂色，含未风化岩块，见灰白色石英岩脉,结构构造仍清淅可辨，原岩风化较为剧烈，岩芯呈细柱状,局部呈砂土状，

17、手掰易散。第四节 水文地质条件勘区附近海域为不正规半日潮，在自然条件下，河道的感潮河段较长，农田受海水倒灌的影响，大多为盐碱地，但兴修水利工程后，一般情况下已不受海水倒灌的影响，河道水位基本上受制于人工调节，水面与岸坡顶部的高差基本上维持在0。5米之间。河内水流平稳，水位变幅小，大部分时间基本处于平水状态。勘区地下水主要为松散岩类孔隙水。松散岩类孔隙水按埋藏条件及水力性质分为松散岩类孔隙潜水和孔隙承压水两大类，其中松散岩类孔隙潜水分布覆盖整个工程区内，含水地层组为上部的全新统地层，埋深一般在0.501.50m，水位标高基本与地表水面一致，透水性较差。水位变化受大气降水控制，季节性影响明显。孔隙

18、承压水主要埋藏于勘区中、下部，全更新统砂性土地层，其含水受水层厚度和河流水位控制；据地区水文资料介绍，勘区承压水水源丰富。这两类地下水对工程建设影响的主要是松散岩类孔隙潜水，具有埋深浅，水量丰富、水位变幅小等特征，且孔隙潜水与地表水呈互补关系，与航道河水的水力联系较为密切；排泄方式为地表径流排泄、蒸发和补给航道河水及地表水系。该含水层与航道河水相通，两者之间水力联系密切。勘区地处北半球的中纬度，属暖温带和北亚热带的过渡区，冬季河流结冰厚度有限，一般不会对航行产生影响。根据详勘对地表水及地下水的腐蚀性评价，结论为对混凝土结构不具腐蚀性；长期浸水对钢砼结构中的钢筋不具腐蚀性；干湿交替对钢砼结构中的

19、钢筋具弱中等腐蚀性；对钢结构具弱腐蚀性。第五节 特殊性岩土勘区特殊性岩土主要为软土，本次钻探揭示的软土见下表2-1：6中国地质大学（武汉）本科毕业设计航道沿线软土分布按埋藏深度分为浅层和中深层两种，其中淤泥属勘区浅层软土层，一般分布在地表下1.013.7米内，层厚一般为0.82o.3米,呈流塑状，土质甚软。该类土层结构松散、粘结力差，其主要危害不仅表现在承载力不足和地基的不均匀沉降，造成建筑物的开裂、变形等问题，尤其在航道中波浪的冲蚀作用下，极易引起边岸再造，从而导致护堤淘空、坍塌、陷落滑移等，并威胁航道两岸建筑物的稳定。此类土层一般不宜直接做为建构筑物基础.针对本次勘探揭示的软土情况，上部软

20、土层宜采用石灰桩、水泥搅拌桩加固处理，改善其结构及均匀性后可作为复合地基, 作为护岸工程浅基础的持力层。另外，对于零星分布于本工程航道沿线范围的水塘、水田、沟渠内的表层软土，施工时应予以清除.中深层软土为-4淤泥质粘土，仅zk56 、zk60、zk82、zk83、zk84孔有揭示，层厚为1.1-3.0米，层顶埋深18.3米.呈透镜状分布，层厚较薄.对本航道护岸工程来讲，影响较小，对于桩基础，则无需进行专门的地基处理，但桩身应穿过该土层。第六节 不良地质作用本勘区航道沿线上部地层大部由第四纪全新统新近沉积物组成，河岸两侧表层普遍分布有淤泥质软土、填土。根据本次勘察地质调查发现，航道沿线的不良地质

21、作用主要有：坍塌、不均匀沉降、地震效应等，分述如下：3.6.1坍塌据航道沿线的地质调查发现，本段航道沿线两岸植被较为发育，部分航段岸边发育有较多的芦苇，在植被不发育的局部航段，岸坡存在坍塌现象，规模相对较小，长度在300米以内，范围分布在自然土坡堤岸的沿线，坍塌类型主要有船行波淘蚀作用、船舶作业撞击作用、人类活动使上部荷载压载损毁等，产生坍塌现象的主要原因，是由于自然土坡堤岸未进行岸坡护理，组成岸坡的土体强度太弱，抗冲能力差造成的。详细坍塌地段见表2-2：7中国地质大学（武汉）本科毕业设计3.6.2不均匀沉降本工程七标岸坡工程施工时发生坍塌，另据调查发现，在部分航道段附近的建筑物及局部护岸，有

22、不均匀沉降现象，主要表现为构筑物沉降裂缝，但程度较轻，未发现明显的沉降塌陷，究其原因，主要由于基础底部土层强度低、压缩性高、结构不均匀所致。3.6.3地震效应勘区抗震设防基本烈度度，设计基本地震加速度值为0.10g,设计地震分组为第三组，根据水运工程抗震设计规范（jtj225-98），结合场区地质条件分析，场地内覆盖层厚度多在30.0米以上，场地类别为类建筑场地，本工程航道沿线软土、软弱土发育，属抗震不利地段。本次钻探揭示，由地表至地面下20m以内，局部地段存在薄层粉土，根据颗粒分析度验结果，其粘粒含量大于10，在7度地震力下可不考虑砂土液化的影响。勘区内第层淤泥为高压缩性、低强度、高灵敏度、

23、具流变性的软土，在7度地震力下易产生震陷，在设计中应采取必要的抗震陷措施。由以上介绍可知，本工程地段的工程地质条件并不十分恶劣，但是坍塌，崩岸等工程地质灾害时有发生，有必要对本区段采取适当的防护措施。 8中国地质大学（武汉）本科毕业设计第四章 护岸部分16号横剖图所在位置的岩土特性从钻探揭露的地层来看，本区段具有全新统海陆交互相地层结构特征；其上部地层以海相成因的淤泥及淤泥质粉质粘土为主，中部为河湖相冲积成因的粘性土层，下部为侏罗系片麻岩。为了与详勘单元土层编号一致，勘区分布的单元土层编号呈不连续状，部分层号缺失，从上至下依次分布的大致层位为： 粉质粘土及粘土、淤泥、粘土及粉质粘土、粘土及粉质

24、粘土及花岗片麻岩。16号横剖图所在位置的地质层及亚层的土性特征分述如下：粉质粘土及粘土（q4al ）：黄褐色、褐色，湿饱和，一般呈可塑状态，局部硬塑，混砂，含云母及铁锰氧化物，较多植物根系及腐植质，高压缩性，低强度，为地表硬壳层，分布较稳定.层厚一般为1.05.7米，平均层厚1.63米。淤泥（q4al+m）：灰褐灰色，局部灰黑色，饱和，流塑状态，无臭味或少许臭味，含云母，少量贝壳及腐植物，局部混砂团.具高含水量，高压缩性。该层埋深较浅，平均埋深3.14米，下伏于单元土层之下，分布连续.层厚一般为0.88.3米，平均层厚5.65米，为勘区主要软土层。-1粉质粘土（q4al）：灰褐灰色，局部灰黑色

25、，饱和，流塑状态，含云母，少量贝壳及腐植物，局部混砂团.具高含水量，高压缩性.埋深9.1013.95米，平均层厚4.70米，零星分布，为软土层. 粘土及粉质粘土（q4al ）：灰色、灰黄色、灰绿色，饱和，一般呈软塑可塑状态，局部硬塑，混砂不均，含云母，少量铁锰结核及钙质胶结，中等压缩性，层位较稳定，埋深11.5016.60米，平均埋深13.00米，分布较为连续，层厚差别较大，为0.214.40米,平均层厚3.85米。 -1粉细砂（q4al ）：灰色、灰黄色，颗粒较为均匀，饱和，松散密实状态，土质不均，含云母，局部混少量粘性土.层厚一般为0.455.0米，平均层厚1.85米，呈薄层状及透镜体状分

26、布于之下.平均标准贯入击数n=16（434）击。-2中粗砾砂（q4al ）：灰色、灰黄色，颗粒较为均匀，饱和，呈中密，含云母，少量钙质胶结块.揭示层厚3.003.70米，平均层厚3.35米，呈透镜体状分布于之下，仅zk60、zk61及zk71三孔有揭示.平均标准贯入击数n=19（327）击。-3粉土（q4al ）：灰色，湿稍湿，松散中密状态，土质较均匀，混砂较多且不均.层厚一般为0.74.5米，平均层厚1.89米，呈透镜体状分布于的上部或下部，分布不甚稳定.平均标准贯入击数n=10（317）击。-4淤泥质粘土（q4al+m ）：9中国地质大学（武汉）本科毕业设计灰色，饱和，呈流塑状态，混砂不均

27、，含云母及贝壳屑，高含水量，高压缩性,仅zk50、zk56、zk60孔有揭示,平均层厚为1.37米，层顶埋深15.0-18.9米。粘土及粉质粘土（q4al ）：褐黄色混灰绿色，含云母、铁锰质结核及钙质胶结块，刀切较光滑，一般呈硬塑可塑状态，中等压缩性.分布连续及稳定，平均埋深11.44米，揭示平均层厚4.83米，大部分钻孔该层未揭穿。-1强风化花岗片麻岩j2-3：灰绿色灰黄色，夹杂色，含未风化岩块，见灰白色石英岩脉,结构构造仍清淅可辨，原岩风化较为剧烈，岩芯呈细柱状,局部呈砂土状，手掰易散.岩面埋深19.7米，岩面标高-21.44米，揭示层厚3.5米，层底未予揭穿.标准贯入击数n=150击。附

28、图四工程地质纵剖图详细地描述了本工程段的岩土特性。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。 10中国地质大学（武汉）本科毕业设计第五章 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（jtj312-2003）； （2）建筑地基处理技术规范（jgj79-2002）； （3）连云港工程地质勘察报告 （4）366311-jtj300-2000港口及航道护岸工程设计与施工规范4.2设计参数粉质粘土及粘土物理力学特性指标

29、统计值 11中国地质大学（武汉）本科毕业设计 12中国地质大学（武汉）本科毕业设计第六章 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

30、采用下表推荐值:边坡稳定性验算土性指标推荐值13中国地质大学（武汉）本科毕业设计第二节 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

31、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mswd。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j值有关。但是滑动面上反力的分布无法确定，因此对于 j>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，ju0，fcu时

32、，滑动面是一个14中国地质大学（武汉）本科毕业设计光滑面，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：fs=抗滑力矩mrcuacr =滑动力矩mswd 为了将圆弧滑动法应用于j o的粘性土，通常采用条分法.条分法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 sfxi=0,sfzi=0和smi=0 极限平衡方程ti=nitanji+cili fs15中国地质大学（武汉）本科毕业设计已知量pi、hi、hi未知量pi1、hi1、hi1、 ni 和ti未知数和方程如果滑动土

33、体分成n个条块，则条块间的分界面有(n1)个.土条界面上力的未知量为3(n1)，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(5n2).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(n2).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，以减少未知量或增加方程数.目前有许多种不同的条分法，其差别都在

34、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sfz0，应有：wi+dhi=nicosqi+t

35、isinqinicosqi=wi+dhi-tisinqi根据满足安全系数为fs时的极限平衡条件：整理可得：16中国地质大学（武汉）本科毕业设计 ti=(ci+sitanji)licili+nitanji= fsfs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： swidi=stirswirsinqi=s1(cili+nitanji)r fs这就是毕肖甫法的土坡稳定

36、一般计算公式.式中dhhi+1-hi仍然是未知量.毕肖甫进一步假定dh0，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1s(cibi+(wi+dhi)tanji)mqihi ,于是上式进一步简化为： fs=swisinqibishop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fs值算出m，代入公式算出一个fs值，这个fs与设定fs值相比较如小于所设fs值的百分之一就可确定所设fs值为此的边坡稳定性fs值。其中：mqi=cosqi+sinqit

37、anji fsiifs=(w+q)sinqiik 17中国地质大学（武汉）本科毕业设计 以下为用bishop条分法所做的岸坡稳定性分析表格计算，假设fs=1.55.求得滑动安全系数fs=(wi+qi)sinqiki=1.621.62-1.55100%=4.5%>1%,现在我们需要进一步修正fs的假定值，假设fs=1.571.55 18中国地质大学（武汉）本科毕业设计 求得滑动安全系数 fs=(w+q)sinqiikii=1.56，1.57-1.56100%=0.62%<1%,所以1.57可以近似看做所求的fs，误差在允许1.56范围之内。在附表中，有岸坡稳定性分析条分法计算详细表格

38、，在附表里，条分得更细致，而且分法更合理，各土条宽度是根据岩土体特性选取的，而非宽度一致。此表格中的计算结果并无稳定性系数，而是通过抗滑力矩的比较得出土坡是否稳定。19中国地质大学（武汉）本科毕业设计 下面再用理正软件所做岸坡稳定性分析 滑动安全系数: 1.518 *滑面信息* 土条总数: 83圆心半径(m): (0.000,13.000) r = 15.000 *土条信息* 第1个土条:几何信息左上点坐标(m): (-7.483, 0.000)左下点坐标(m): (-7.483, 0.000)右上点坐标(m)： (-7.247, 0.000)右下点坐标(m): (-7.247, -0.133

39、)土条尺寸: 宽度 = 0.236m, 底部长度 = 0.271m 土条面积: 0.016m2土条底部倾角: -51.409度20中国地质大学（武汉）本科毕业设计物理信息土条底部: c = 10.000kpa, = 15.000度受力信息土条自重: w = (0.283kn, -7.365m)土条底部: 法向力 = (1.957kn, 0.000m),切向力 = (2.896kn, 15.000m)土条左侧: 法向力 = 0.000kn, 切向力 = 0.000kn土条右侧: 法向力 = 3.483kn, 切向力 = 0.000kn 根据港口工程地基规范第五章第一节关于河道土坡稳定性的规定，土

40、坡稳定性系数应在1.20到1.40之间。显然，本次分析所得的稳定性系数可以满足稳定性要求，在不考虑船行波等破坏作用下，该岸坡完全能够保持稳定，但是我们认为，在实际中，该土坡是不稳定的，同时由于河道疏浚要挖走一些岸基土，所以岸坡的稳定性更加脆弱。为了保持土坡的稳定性，若不采取挡墙支护，则需要放缓坡，而本工程中放缓坡所需要的挖方量巨大，且治标不治本，明显不经济，所以放缓坡不合适，必须采取挡墙支护。第四节 影响岸坡稳定的因素分析影响岸坡稳定的因素有内因和外因两个方面。岸坡的物质组成、形态和岸坡结构等是影响岸坡稳定的内因，它们决定岸坡变形破坏的类型、范围、程度。而江水的冲刷、水位的涨落、地下水的渗透是

41、岸坡变形破坏的外因。6.4.1内因分析在物质组成中，粘性土的抗冲刷能力高于砂性土，粘粒含量越高，抗冲刷能力越强。在本区段堤岸坡均为第四系松散堆积的土质岸坡，坡体以粉质壤土、粉质粘土为主；其次为少量壤土、砂壤土、粉细砂，抗冲刷能力较差。不同的岸坡结构具有不同的岸坡稳定性和抗冲刷能力。洪湖长江干堤岸坡结构主要有两种： 以粘性土为主的单一结构； 上土下砂的双层结构。在坡体和坡脚脚槽基础全为粘性土的单一结构岸坡，其抗冲刷能力较强，稳定性最好。双层结构根据坡体各土层组合情况又可分为以下两种： 脚槽基础为粘性土，坡体为粘性土夹砂性土，抗冲刷能力和岸坡稳定性次之； 坡体为粘性土夹砂性土，脚槽基础为砂性土，抗

42、冲刷能力最弱，岸坡稳定性最差。各类土质中，沉积年代久远，结构紧密的土体抗冲刷能力强，岸坡稳定性也较好。从坡形上讲，坡角较缓的岸坡比陡岸坡稳定性要好。水流条件是影响岸坡稳定的主要外因，受水流长期迎流顶冲，深泓逼岸的岸坡地段，岸坡坡脚容易淘蚀，造成坡面临空，崩岸失稳。当地下水补给江水时，地下水沿砂性土向外渗透，并带走砂粒，在坡面容易引起下伏土体饱水软化，产生鼓包、土溜、滑移等现象。6.4.2 外因分析然而，在航道护岸工程中，地下水、河水渗流、降雨人渗、违规堆土和机械荷载等这些外部因素因素却是造成边坡滑坡失稳的更重要原因。对这些不利外部因素进行研究在本工程中显得更加必要。下面将这些不利外部因素整理为

43、三大类：地下水、降雨人渗及坡顶负荷。21中国地质大学（武汉）本科毕业设计6.4.2.1 地下水地下水对边坡稳定的影响主要与其不稳定渗流有关。地下水位线位置、水位下降速度及边坡土体的渗透系数对边坡稳定都有影响。欲得到边坡的稳定系数，需确定浸润线的位置，根据浸润线确定渗透力进行稳定计算。随着地下水线的相对升高，将导致土坡的安全系数 呈线性降低，最终可能出现整体滑坡 。连云港港疏港航道工程已经拓宽了航道净宽，加深了通航水深，进而提高了航道等级。因而，航道护岸工程墙前临水侧未开挖土体形成的天然围堰宽度一般都较宽(待日后疏浚时处理)，基槽深度一般都较浅，且水位变化幅度都较小。因此，地下水对本航道护岸工程

44、的影响相对较小。为简化计算，取浸润线位置为最高通航水位之上的第3层和第4层土的分界线。将第4层土重度增加少许，应用毕肖普条分法法分别计算， k值只相应减小微乎其微。可见，地下水对边坡稳定的影响很小。6.4.2.2 降雨人渗降雨人渗是造成航道护岸工程中边坡失稳的一个重要原因。降雨后，随着降雨时间的推移和雨水的人渗作用，边坡土体及可能存在的坡顶堆土土体的重度迅速增加，原本十分稳定的边坡就有可能因此而发生滑坡。此情形可简化近似理解为：保持土体重度不变而在其边坡和坡顶上增加若干附加垂直荷载，当附加垂直荷载超过边坡极限平衡状态的临界负荷时，边坡将发生滑坡失稳。当大气降水率大于边坡土体的入渗率时，雨水对边

45、坡的危害主要表现在两个方面：一是土坡浅层迅速达到饱和，坡面形成地表径流，对坡面造成冲刷；二是渗透到坡体内部，导致渗流场的变化而引起作用在土体上动水荷载和静水荷载的增大、土体抗剪参数的降低及边坡土体的含水量增大，并且同时产生一定的渗流力，强度降低和渗流力的共同作用使边坡的稳定性降低，导致边坡产生滑动破坏【根据有效应力原理：有效应力等于总应力减去孔隙水压力，孔隙水压力的增大会导致土有效应力的降低，从而降低土体的抗剪能力。】将降雨入渗问题简化，不考虑渗流力的作用，分析因降雨人渗而增加了全部土条的重度对边坡稳定的不利影响。仅将全部土条的重度增加一些，应用bishop法计算，k 值相应显著减小。可见，当

46、大气降水率大于边坡土体的人渗率时，降雨人渗对边坡稳定的影响较大。6.4.3 坡顶负荷6.4.3.1 坡顶负荷的主要原因1)施工人员违规堆土。施工组织设计中明确划分了堆土区。然而施工人员为了图方便，节约用工，将土方直接堆于边坡坡顶，从而形成附加垂直荷载，这是引起土坡滑坡的因素之一。2)大型挖掘机械违规操作。大型挖掘机械在边坡开挖完成后继续在坡顶附近违规操作，同样形成附加垂直荷载，这也是引起土坡滑坡的一个重要因素。同时本护岸建成会有一定数量的机动车通行。6.4.4船行波这种方式普遍出现在护岸全线，对有一定基础埋深的直立式浆砌块石护岸而言，破坏作用不明显，但对自然土坡的破坏作用较为显著，造成护岸基础淘蚀，护岸垮塌，岸线后退。本工程中出现的岸坡破坏类型几乎全为此形式，当然，冻融风化，雨水冲刷的22中国地质大学（武汉）本科毕业设计破坏也不能忽略。因为船行波的冲刷作用，频率较高，平均每昼夜高达上百航次，对护岸造成上百次的冲击。它造成的