02边坡稳定性分析.ppt

如图所示，当滑动面为单一平面情形时，边坡的稳定性分析较为简单，可采用几何分析的方法，求出边坡滑动体的重量，以及沿坡面切向的下滑力和沿坡面法向的压力，并进而求出抗滑力。则稳定系数K即为滑动面上的总抗滑力F与岩土体重力Q所产生的总下滑力T之比。即： 当K1时，边坡失稳； 当K=1时，边坡处于 极限平衡状态； 当K1时，边坡稳定。 如图所示，均质粘性土坡滑动时其滑动面常近似为圆弧形态。将土体分成若干个土条，不考虑滑动土体内部的相互作用力，则其稳定安全系数K就是下滑力及阻滑力对滑动面圆心力矩之比。 这种方法就是瑞典圆弧法或费伦纽斯(Fellenius)条分法。 毕肖普(Bishop)条分法考虑了滑动土体内部的相互作用力，下图隔离体中， 为土条间的法向条间作用力， 为土条间的切向条间作用力， 为土条自重， 和 为土条底部的总法向力和切向力。其稳定安全系数K就是下滑力及阻滑力对滑动面圆心力矩之比。 简布(Janbu)条分法又称普遍条分法，适用于任意形状的滑动面，常用来校核一些形状比较特殊的滑动面。 Janbu法的基本要点是，假定推力力位置，根据力矩平衡条件推导出条间正向与切向力的微分关系式，再由力的平衡条件导出安全系数迭代计算公式。 优点：推力线位置易于假定；计算过程相对简单，甚至可以手算，在计算机未普及年代，应用相当广泛。 缺点：不易收敛，当条块较多更不易收敛，当条块多于15-20，肯定不会收敛。 目前条分法一般常用瑞典圆弧法，要求高点的用毕肖普法，简布法应用进来较少。 如前所述，对于土质边坡，一般采用瑞典条分法进行边坡稳定性分析。但从瑞典条分法的几个假定上看，又存在两个缺陷：一是假定滑动面是圆弧；二是假定不考虑各个土条间的作用力。根据这两个假定，瑞典条分法适用于土层较厚的比较匀质的粘土类边坡。 而实际工程中，边坡有可能不是圆弧状的。 而实际工程中，边坡的土条间又必然存在着相互作用力，包括水平向的压力和竖向剪力。不计这些相互作用力的影响，导致的结果就是计算偏于安全。 对于不考虑边坡土条间的相互作用力而导致的计算结果的偏差的影响，可以按照P14表2-1所示的《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)规定的方法，采取降低边坡安全系数的方法来解决(由于计算结果是偏于安全的，实际的边坡稳定性并没有降低)。 而对于有较明显的滑动面，而滑动面又不是圆弧且与圆弧相差较大的情况，就需要采用其他方法计算，如毕肖普(Bishop)条分法，简布(Janbu)条分法等。 但这两种方法虽然可以计算非圆弧面滑坡体，而且又考虑了土条间的作用力，但计算十分繁琐，不便于应用。因此，在实际工程中，常采用不平衡推力传递系数法，简称传递系数法。 对于滑面为一些折线或近似折线的曲线组成的边坡，常用不平衡推力传递系数法(亦称传递系数法)对边坡进行稳定性分析。 因此，传递系数法又可称为折线法，是验算山区土层沿着基岩面滑动最常用的边坡稳定性分析方法，该方法有两个基本假定。 1.每个分条范围内的滑动面为一直线段(近似折线的曲线简化为折线)，即整个滑体是沿折线滑动。 这样，在进行边坡稳定性分析时，可根据基岩的实际情况，将边坡分隔成若干直线段，每个直线段即为一个分条。 2.分条间的反力(相互作用力)平行于该分条的滑动面，且作用点在分隔面的中央。 如上图所示边坡分条。 在滑体中任取一土条i，其上作用力如图所示。假定第i-1块土条传来的剩余推 力Pi-1的方向平行于第i-1块土 条的底滑面；而第i块土条传 给第i+1块土条的剩余推力Pi 的方向平行于第i块土条的底 滑面。 亦即假定条块间的推力平 行于上一条块的底面。 由于传递系数法假定每一分界上剩余推力的方向平行于上一土条的底滑面，不考虑力矩的平衡，故对条块间力的作用点位置不予考虑(仅考虑其方向)，而仅考虑力的平衡条件，逐块土条向下推求，直至最后一个分条块。 如上页图所示土条，仅力考虑的平衡，将各个作用力投影到底滑面上，建立平衡方程如下： 上式中，取参数 ，并定义为传递系数： 则有： 当取 时，则有： 上式中 项表示本土条的下滑力， 项表示本土条的阻滑力， 项表示上一土条传来的不平衡推力的影响。 为传递系数。 上式(2-24)中安全系数有Kf和Kc两种，计算时比较麻烦，一般采用一个统一的安全系数K来进行计算。 计算时，可采用P21所示方法。