已知某路堤的横断面如图8-x所示,路堤上作用均布荷载q=10kN/m,土体的粘聚力c=10kPa,内摩擦角φ=15°,土的重度为γ=18kN/m3,尺寸如图所示,单位m,试求:①安全系数K=1.25时的边坡稳定性;②边坡的安全系数。
解:1)首先计算土块①的剩余下滑力
土块①的面积:S1=1/2(4+6)×2+1/2×6×6=28m2
土块①的重量:G1=28×18=504kN/m
土块①的抗滑力:R1=1/K[(G1+q.b1)cosα1×tanφ+cL1]
=1/1.25[544×0.707×0.268+10×6.0/0.707
=150.36(kN/m)
土块①的下滑力:T1=(G1+qb1)sinα1=544×0.707=384.608(kN/m)
所以:土块①的剩余下滑力为:E1=T1-R1=234.25kN/m
2)计算土块②的剩余下滑力
此时E1当作外力
土块②的重量G2=γS2=576kN/m
土块②的抗滑力R2=1/K{[(G2+q.b2)×cos0+E1×sin45]×tanφ+cL2}
=1/1.25(781.61×0.268+10×4)=199.58kN/m
土块②的下滑力:T2=E1cos45=234.25×0.707=165.61kN/m
土块②的剩余下滑力:E2=T2-R2=-33.97kN/m
也即①和②两个土条可以自平衡,所以令E2=0,不代入下块计算。
3)计算土块③的剩余下滑力
土块③的重量G3=γS3=576kN/m
土块③的抗滑力R3=1/K{G3×cosα3tanφ+cL3}
=1/1.25(576×0.97×0.268+10×8.0/0.97)=185.8kN/m
土块③的下滑力:T3=G3sinα3=576×0.242=139.4kN/m
土块③的剩余下滑力:E3=T3-R3=-46.4kN/m<0
所以在安全系数为1.25设定下,折线路堤满足抗滑要求。