[tlxdjjc8土力学与地基基础第八章土坡稳定性分析.ppt

第八章 土坡稳定性分析 本章提要与学习目标 土坡在自重或外部荷载作用下，存在着向下移动的趋势。分析土坡的稳定性，即比较可能滑动面上的剪应力与抗剪强度，是土力学中的重要问题之一。本章主要内容有无粘性土坡的稳定性分析和粘性土坡的稳定性分析。后者是本章的重点内容，包括整体圆弧滑动法、瑞典条分法、毕肖普条分法和简布条分法等。 掌握土坡稳定性分析方法是土力学的基本学习目标之一，是工程实际当中判断天然土坡和由岩土填筑与开挖形成的人工土坡安全性的重要技能。所以通过本章的学习，应掌握无粘性土坡的稳定性分析方法以及诸如整体圆弧滑动法、瑞典条分法、毕肖普条分法和简布条分法等针对粘性土坡的稳定性分析方法。 第一节 概述 1.具有倾斜表面的土体称为土坡 。 2.土坡根据其成因可分为两种：一种是由于地质作用而自然形成的，称为天然土坡，如山坡、江河的岸边；另一种是人们在修建各种工程时，在天然土体中开挖或填筑而形成的，称为人工土坡。 3.当均质土的土坡坡顶与坡底平行，坡面为同一坡度时，称为简单土坡。 4.土坡由于其表面倾斜，在自重或外部荷载的作用下，存在着向下移动的趋势，一旦潜在滑动面上的剪应力超过了该面上的抗剪强度，稳定平衡遭到破坏, 就可能造成土坡中一部分土体相对于另一部分的向下滑动，该滑动现象称为滑坡。 剪应力达到抗剪强度起因有二： 剪应力增大：土坡上施加过量荷载；降雨使土体饱和等 抗剪强度减小：孔隙水压力增大；气候变化产生干裂、冻融 5.天然的斜坡、填筑的堤坝以及基坑放坡开挖等问题，都要演算土坡的稳定性。亦即比较可能滑动面上的剪应力与抗剪强度，这种工作称为稳定性分析。 广州地铁附近工地塌方 两楼房倾斜墙体开裂 渭南工程滑坡 台湾珊珠潭地块滑移 6.土坡失稳的类型比较复杂，大多是土体的塑 性破坏。 7.土体塑性破坏的分析方法有极限平衡法(limit equilibrium method)、极限分析法(limit analysis method)和有限元法(finite element method)等。 8.一般土坡的长度远超过其宽度，故对土坡进 行稳定性分析时，常沿长度方向取单位长度按 平面问题计算。 第二节 无粘性土土坡稳定分析 1.无粘性土坡(slope of non-cohesion soil)即是由粗颗粒土所堆筑的土坡。 2.原理：当抗滑力滑动力时，土坡稳定； 当抗滑力滑动力时，土坡失稳； 3.土体的稳定安全系数k 式中， 为土体内摩擦角； 为土坡坡角。 有渗流作用时的无粘性土土坡分析 相关考题 （1）影响土坡稳定性的因素有哪些？ （2）无粘性土坡的稳定性主要取决于（ b ） a 坡高；b 坡角；c 坡高和坡角；d 土的性质 第三节 粘性土土坡稳定分析 粘性土坡(slope of cohesion soil)发生剪切破坏的滑动面大多为一曲面。破坏前，一般在坡顶首先出现张拉裂缝，然后沿某一曲面产生整体滑动。粘性土坡常用的稳定分析方法有整体圆弧滑动法、瑞典条分法、毕肖普条分法和简布条分法等。 一、整体圆弧滑动法(arc slipping method) （一）均质简单土坡 假定土坡失稳破坏时滑动面为一圆柱面，将滑动面以上土体视为刚体，并以其为脱离体，分析在极限平衡条件下其上作用的各种力，而以整个滑动面上的平均抗剪强度与平均剪应力之比来定义土坡的稳定安全系数，即 均质简单土坡k的另一表达形式 若以滑动面上的最大抗滑力矩与滑动力矩之比来定义，其结果完全一致。如图8-4所示土坡，AC为假定的滑动面，圆心为O，半径为R，当土体ABC稳定时必须满足力矩平衡条件，（滑动面上的法向反力过圆心），故稳定安全系数为 一般情况下，土的抗剪强度由粘聚力和摩擦力两部分组成，土体中法向应力沿滑动面并非常数，因此土的抗剪强度在滑动面的不同位置处有不同的数值。但对于饱和粘土来说，在不排水条件下 ， ，故，因此上式可以写成 由于计算上述安全系数时，滑动面为任意假定，并不是最危险的滑动面，因此所求结果并非最小的安全系数。通常在计算时需要假定一系列滑动面，进行多次试算，计算工作量很大。为此，W.费伦纽斯（Fellenius,1927）通过大量计算分析，提出了以下所介绍的确定最危险滑动面圆心的经验方法。 （二）最危险滑动面求法 1、Φ=0时 对于均质粘性土坡，当土的内摩擦角 时，其最危险滑动面常通过坡脚。其圆心位置可由图8-5（a）中BO与CO两线的交点确定，图中及的值可以根据坡角由表8-1查出。 Φ0时 最危险滑动面的圆心位置可能在图8-5（