殷宗泽教授-土坡稳定分析中的几个问题.ppt

土坡稳定分析中的几个问题 殷宗泽 （河海大学） * 1. 关于孔隙水压力 瑞典条分法 总应力法 用总应力强度指标，容重为 h i b W N 土重看成饱和重，再减去滑面上的水压力； 土重看成浮重，不减水压力 有效应力法 用有效应力强度指标 理应可超静孔隙水压力，也可总水压力，只要重量配套 h i b W N 后者对。 瑞典法，u 必须是指超静孔隙水压力； 不能看作总水压力，用饱和重。这是瑞典法存在问题。 简化毕肖普公式 饱和重，减水压力 浮重，不减水压力 毕肖普法：可以将孔压理解为超静水压力，也可以理解为总水压力， 只要重力计算与之配套，都能得出正确的滑面有效法向应力。 有渗流时 瑞典法，孔压理解为超静孔隙水压力 下水位作为静水位 上水位作为静水位 瑞典法，以静水位来定超静水压力存在两个问题： ① 有上下两个水位，解不唯一； ② 对稳定渗流情况仍存在超静水压力，与用固结排水剪强度不一致。 总应力法 建议：有渗流情况，超静水压力理解为超稳定水压力 “静”，－－流动状态下的静。 稳定渗流的浸润线与静水面等同，固结完成，超静水压力为0。 总应力＝有效应力 用固结排水剪强度指标。 安全系数公式中，滑面法向应力要用固结应力，土条重为有效重 2. 渗流对土坡的稳定的影响 影响： （1）能引起滑动力（矩） （2）会影响抗滑力（矩） 两类分析方法： （1）渗透力法－－取土骨架为脱离体，土重取浮容重 （2）边界水压力法－－取土骨架和水的共同体为脱离体， 土重取饱和容重，考虑滑动体边界上的水压力。 渗透力法 边界水压力法 坡外水位以上水重引起力矩 ＝渗透力对圆心的力矩 忽略渗透力对抗滑力影响 替代容重法 超稳定水压力的概念 实际水压力为， 土条的有效重为 超静水压力=0。 在 作用下已稳定 3. 拟静力法的存在问题 瑞典法 （1）水平地震力对抗滑力矩的影响 Q是体积力，会影响滑面法向力 它作用在土条形心 不能向下移置于该土条的底面 只能沿着水平线作用到滑面上 安全系数偏大。 简化毕肖普 毕肖普 Ei+1 Xi+1 Ei Xi W T N 水平地震力Q 会影响ΔX 影响T和N 不可令ΔX＝0 ΔX ΔE W T N （2）坡外动水压力的影响 水平地震力Q与土条重成正比，坡外水位以下用饱和重还是浮重？ 浮重？ 孔隙中的水是被土骨架带着一起振动的，当然也受地震力。 饱和重？ 水库中有水与没有水，地震反应一个样。 仍然有待研究 虎跳峡 h＝265m 1.20 1.30 1.14 拟静力安全系数 规范容许值 坡外水位以下 浮容重 坡外水位以下 饱和容重 （3）地基中的水平地震力的影响 摩擦角较小时 滑弧取得愈深，滑动力矩愈大，安全系数愈小 容重11.0 kN/m3，c＝10kPa， 只要R24.2m，即滑弧深大于12.1m，弓形体就要滑出地面，而且画的滑弧愈大，滑出的可能性愈大。 9度地震（地震系数0.4） 综合影响系数.025 设 设 4. 拟静力法的改进 N i T i O R Q j N j O R T j a A. 水平地震力对抗滑力矩影响 W i W i 土坡高5m，坡比1:1.5，容重11.0 kN/m3，c＝20kPa， 地震烈度为9度。 1.37 17.38 kN-m 16.16 kN 水平条分 1.43 7.79 kN-m 15.4 kN 竖向条分 安全系数 抗滑力矩为 地震惯性力 方法 土坡高5m，坡比1:1 容重11.0 kN/m3 c＝10kPa 容重11.0 kN/m3 c＝10kPa， 0.893 52.12 kN-m 水平条分 1.072 5.16 kN-m 竖向条分 安全系数 抗滑力矩为 地震惯性力 方法 地震烈度为8度。 提出以下可能的改进方法： （1）假定地基弓形体上的地震力不引起危险滑面的改变 （2）假定地基弓形体上的地震力对土坡稳定性无影响 （3）假定地基土的综合影响系数随土的强度减小而减小 B. 弓形体上的地震力 5. 有限元法土坡稳定分析 有限元法用于土坡稳定分析的优点： ①滑动面上的计算应力比较真实 可考虑应力应变的非线性和弹塑性。拟静力条分法，存在不少问题，用有限元法计算滑面应力能合理解决。 ②将稳定和位移的发展联系起来 现场测出位移的发展，可估计安全系数，这对施工中检测和控制边坡的稳定性是十分重要的。 ③浸水时会发生变形对边坡稳定性影响 膨胀土和黄土边坡，滑面上