范文一:瑞典条分法
瑞典条分法
利用FORTRAN90编程如下:
!根据课后习题,可假设所有的滑弧都是过坡脚的,且不计孔隙水应力的影响
!各符号说明如下:b-坡比 aph-坡的角度 Theta-变量角度 beta-N与水平方向夹角
! h-高度 L-坡斜长 x0,y0-坡中点坐标 xd,yd-条在圆弧上的坐标 program main
implicit none
real::b,aph,theta,beta,h,L,m,x,y,d,x0,y0,pi,R,x1,y1,y2,d1,xd,yd
real::h1,W,W1,gama,sum1,sum2,n,fai,fai0,c,Fs,Fsmin,xb,yb,Rb
pi=3.14159; Fsmin=100.0
W=0; N=0; sum1=0; sum2=0; Fs=100
open(1,file='out.dat')
print*,'请按顺序输入坡比b,高h,重度,摩擦角,粘聚力:'
read*,b,h,gama,fai0,c
fai=fai0*pi/180
aph=atan(b)
L=h/sin(aph)
m=L*cos(aph)
x0=m/2; y0=h/2
write(1,*),' Fs 坐标x 坐标y 半径R'
do theta=0,aph,aph/100 !沿角度方向划分
do d=0.25*L,1.25*L,L/1000 !沿长度方向划分
x=x0-cos(pi/2-aph+theta)*d
y=y0+sin(pi/2-aph+theta)*d
R=sqrt(x**2+y**2)
x1=sqrt(R**2-(h-y)**2)+x
d1=x1/1000
do xd=0,x1,d1 !将土体分条
yd=y-sqrt(R**2-(xd-x)**2)
beta=atan((xd-x)/(y-yd))
n=d1/cos(beta)
if(xd<=m)then>=m)then>
y2=tan(aph)*xd
h1=abs(y2-yd)
W1=gama*h1*d1
sum1=sum1+W1*cos(beta)*tan(fai)+c*n
sum2=sum2+W1*sin(beta)
else
h1=abs(h-yd)
W1=gama*h1*d1
sum1=sum1+W1*cos(beta)*tan(fai)+c*n
sum2=sum2+W1*sin(beta)
end if
enddo
Fs=sum1/sum2
!print*,Fs,x,y,R
write(1,*),Fs,x,y,R
if(Fs
Fsmin=Fs
xb=x
yb=y
Rb=R
print*,Fsmin
end if
end do
enddo
print*,'安全系数',Fsmin,'x坐标',xb,'y坐标',yb,'半径',Rb
write(1,*),Fsmin,xb,yb,Rb
end program main
根据上面的程序,计算课后习题7.2,去掉题目中圆弧半径为55米的条件,即坡比0.3333,坡高20米,重度18,内摩擦角20,粘聚力20,
利用程序计算得到最小的安全系数0.9571010,半径为51.82599米。
08力学2班
邓贤扬
范文二:瑞典条分法
2.2.1.1 Fellenius’s method
Fellenius’s method (Fellenius 1936) is the simplest one of all the methods which make use of vertical slices. It is also known as the “Swedish”, “Ordinary” or “USBR” method. Figure 2.1 shows the region above the assumed circular failure surface divided into vertical slices. Figure 2.2 shows a single slice with all forces acting on it. In Fellenius’s method, both the vertical and horizontal inter-slice forces are neglected. The normal force on the base of the slice is calculated by summing forces in a direction perpendicular to the bottom of the slice. By taking the moments about the center of the slip circle and assuming that every point along the slip surface has the same value of factor of safety, the factor of safety can be calculated as follow:
F s [c ′Δl +(W cos α?u Δl ) tan ?′]∑ (2-1) =W sin α
where c ′ and φ′ are shear strength parameters at the mid-point of the slice base; W is the total weight of the slice; α is the inclination of the base of the slice; u is the pore water pressure at the mid-point of the slice base and Δl is the length of the base of the slice. According to the US Army Corps of Engineers (2003), the equation for Fellenius’s method can be also written as:
The derivation procedures for Eqs. (2-1) and (2-2) are different. Eq. (2-1) is derived by first solving the force because of the total weight of slice in a direction perpendicular to the base of the slice and then subtracting the force because of pore water pressures. For Eq. (2-2), it is derived by first calculating an “effective” weight of slice by subtracting the uplift force due to pore water pressure from the total weight,
and then resolving forces in a direction perpendicular to the slice base. It should be noted that Eq. (2-1) can lead to unrealistically low or negative stresses on the base of slice in effective stress analysis. US Army Corps of Engineers (2003) recommended to use Eq. (2-2) because it could lead to more reasonable results when pore water pressures are considered.
Figure 2.1 Vertical slices within slipping soil mass
b
Figure 2.2 Forces acting on a single vertical slice
The factor of safety calculated from Fellenius’s method may differ by as much as 20% from that from rigorous methods (Whitman and Bailey 1967), especially when the pore water pressures are high. Although the error is generally on the safe side, the error may be so large as to yield uneconomical designs. When φ=0, this method yields the same factor of safety as most rigorous methods.
范文三:MATLAB在瑞典条分法中的应用
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MATLAB 在瑞典条分法中的应用
作者:张典典 雷浩 吴月勇
来源:《科技视界》2014年第07期
【摘 要】瑞典条分法是进行边坡稳定分析的一种经典算法,但其计算过程较为复杂,数据繁多,手算时很容易出错,计算量非常大,本文介绍了MATLAB 在瑞典分条法上的应用,不仅省去了繁琐的数据计算,而且增加了准确性。
【关键词】瑞典条分法;MATLAB ;土力学
土力学中的瑞典条分是边坡稳定分析的一种经典算法,目前仍然是工程上经常应用的一种方法。但是其计算过程较为复杂,尤其是在进行最危险滑弧的搜索时,每给定一个新的滑弧,都要重新进行条分和确定参数。在传统的土力学教学方式下,学生主要把时间都花费在了繁琐的数据计算上,让很多学生失去了学习土力学的兴趣。而MATLAB 软件具有高效的数值计算能力和完备的图形功能。将MATLAB 运用到土力学的学习和研究中,不仅可以减轻学生处理数据的压力,还可以提高学生应用计算机处理数据的能力。
0 概述
条分法就是是先假定若干可能的剪切面、滑裂面。然后将滑裂面以上土体分成若干垂直土条,对作用于各土条上的力进行力与力矩的平衡分析,求出在极限平衡状态下土体稳定的安全系数,并通过一定数量的试算,找出最危险滑裂面位置及相应的(最低的)安全系数。 3 结果分析
传统手算时我们一般是列表计算,但是当n 非常大时,数据将非常多,手算很容易出错,且耗时长。如果运用了以上MATLAB 程序,我们只需输入已知值,将直接得到结果,不仅快捷方便而且不会出错。
4 结语
本文成功的将MATLAB 应用在瑞典条分法中,操作方便,且不易出错。除了本文中的瑞典条分法,土力学中的地基竖向附加应力计算、地基沉降计算等同样可以运用MATLAB 解决。
【参考文献】
[1]钱家欢,殷宗泽. 土工原理与计算[M].北京:中国水利水电出版社,1996.
[2]钱家欢. 土力学[M].南京:河海大学出版社,1995.
范文四:用瑞典条分法计算坝坡稳定的步骤:
用条分法计算坝坡稳定的步骤:
1、选取计算代表断面(一般取坝的最大断面);
2、画出浸润线(根据渗流分析成果)
3、选定滑弧圆心(在坝坡中点铅垂线与外法线之间,以中点为圆心,半径为
(1/2~3/4)L的范围内);
4、选取定滑出点(可取坡脚点);
5、画出滑弧;
6、确定土条的宽度,土条的宽度取为滑弧半径的整数倍,b=R/m,m为土条数,
可以取10~20;
7、对滑动体进行条分(条分时以滑弧圆心垂线为第0条的中线,分别往上下划
分并编号,编号时取逆滑动方向为正,顺滑动方向为负); 8、计算土条分段高度;
9、计算分段自重(不同段采用不同重度指标);
10、 计算各土条渗透压力水头;
11、 利用公式计算各土条抗滑力、下滑力;
12、 累加抗滑力和下滑力;
求安全系数。 13、
21/2 注:sinα=i/m;cosα=(1-(i/m))ii i为土条编号,逆滑动方向为1、2、3。。。,顺滑动方向为-1、-2、-3。。。;m为土条数。
范文五:瑞典条分法毕肖普条分法基本假设
条形分布荷载下土中应力状计算属于平面应变问题,对路堤、堤坝以及长宽比l /b ≥10的条形基础均可视作平面应变问题进行处理。
瑞典条分法基本假设:
滑面为圆弧面;
垂直条分;
所有土条的侧面上无作用力;
所有土条安全系数相同。
毕肖普条分法基本假设:(双重叠代可解)
滑弧为圆弧面;垂直条分;所有土条安全系数相同;考虑土条的侧向受力。
影响基底压力因素主要有:
荷载大小和分布 基础刚度 基础埋置深度 土体性质
地基土中附加应力假设:
地基连续、均匀、各向同性、是完全弹性体、基底压力是柔性荷载。
应力分布:
空间问题——应力是x,y,z 三个坐标轴的函数。
平面问题——应力是x,z 两个坐标的函数。
库仑(C. A.Coulomb)1773年建立了库仑土压力理论,其基本假定为:
(1)挡土墙后土体为均匀各向同性无粘性土(c=0);
(2)挡土墙后产生主动或被动土压力时墙后土体形成滑动土楔,其滑裂面为通过墙踵的平面;
(3)滑动土楔可视为刚体。
库仑土压力理论根据滑动土楔处于极限平衡状态时的静力平衡条件来求解主动土压力和被动土压力。
朗肯土压力理论是 朗肯(W.J.M.Rankine)于 1857年提出的。它假定挡土墙背垂直、光滑,其后土体表面水平并无限延伸,这时土体内的任意水平面和墙的背面均为主平面(在这两个平面上的剪应力为零),作用在该平面上的法向应力即为主应力。朗肯根据墙后主体处于极限平衡状态,应用极限平衡条件,推导出了主动土压力和被动土压力计算公式。
临塑荷载及临界荷载计算公式的适用条件
(1)计算公式适用于条形基础。这些计算公式是从平面问题的条形均布荷载情况下导得的,若将它近似地用于矩形基础,其结果是偏于安全的。
(2)计算土中由自重产生的主应力时,假定土的侧压力系数K0=1,这与土的实际情况不符,但这样可使计算公式简化。
(3)在计算临界荷载时,土中已出现塑性区,但这时仍按弹性理论计算土中应力,这在理论上是相互矛盾的,其所引起的误差随着塑性区范围的扩大而扩大。