第10章土坡稳定分析预案.ppt

32—* 土质学与土力学 吉林大学建设工程学院 土坡是具有倾斜表面的土体，由自然地质作用所形成的土坡，如山坡、江河的岸坡等，称为天然土坡。由人工开挖或回填而形成的土坡，如基坑、渠道、土坝、路堤等的边坡，则称为人工土坡。 土体自重以及渗透力等在坡体内引起剪应力，如果剪应力大于土的抗剪强度，就要产生剪切破坏，一部分土体相对于另一部分土体滑动的现象，称为滑坡或塌方。 第1节 概述 土坡各部位的名称 影响土坡稳定性的因素 边坡坡角，越小越安全，但不经济 坡高，坡高越大越不安全 土的性质，如重度，凝聚力，内摩擦角 地下水的渗透力，渗透力作用方向与滑动方向相反则安全，否则则危险 震动作用的影响 人类活动和生态环境的影响 土坡滑动面形状 （a）圆弧形； （b）直线形； （c）复合形 通常不考虑滑动土体两端阻力的影响，将土坡稳定分析简化为平面应变问题。而起滑动面可简化为三种，即直线形，圆弧形和复合形。 　　由砂、卵石、风化砾石等堆筑的土坡称无粘性土坡 　　稳定条件：只要坡面上的土颗粒在重力作用下能够保持稳定，整个土坡就处于稳定状态。 稳定性分析 　　从坡面上取一土体单元。土体重量为W。 滑动力 T＝W sin? 正压力 N＝W cos? 抗滑力 Tf＝N tan ? ＝Wcos?tan? ? — 土的内摩擦角；? — 土坡的坡角 　　当Fs＝1时， ? ＝?， ?称为天然休止角。 土体的稳定安全系数Fs为： 第2节 无粘性土土坡的稳定分析 粘性土由于粘聚力的存在，粘性土坡不像无粘性土坡一样仅沿坡面表面滑动。均质粘性土坡的滑动面近似于圆柱面，在工程设计中常假定滑动面为圆弧面。建立在这一假定基础上的土坡稳定分析方法称为瑞典圆弧滑动法。 原理：均质的粘性土坡失去稳定是由于滑动土体绕圆心发生转动。把滑动土体当成一个刚体，滑动土体的重量W，将使土体绕圆心O旋转，滑动力矩为Ms＝Wx。对于饱和粘土，在不排水条件下，?u＝0，滑动面AC上粘聚力产生抗滑力矩 第3节 粘性土土坡的稳定分析 瑞典圆弧滑动法 1915年瑞典彼得森(K．E．Petterson)用圆弧滑动法分析边坡的稳定性。均质的粘性土坡失去稳定是由于滑动土体绕圆心发生转动。把滑动土体当成一个刚体，滑动土体的重量W，将使土体绕圆心O旋转，滑动力矩为Ms＝Wx。 简便，概化，适合于10m以下土坡； 采用极限平衡理论，摩擦圆法，利用总应力理论； 确立土坡稳定的临界高度。 粘性土简单土坡计算图 其中Ns为稳定数 泰勒稳定图解法 内摩擦角 ? 、坡角?与系数N＝c /? H之间的关系 产生抗滑力矩另一方面因素来自于土的内摩擦角，因此对于 ?0的土，必须采用条分法分析，才能求得摩擦力所产生的抗滑力矩。 原理：将滑动土体分为若干个条块，利用每一块上力和力矩的平衡条件，求安全系数表达式。该方法适用于圆弧法，也可用于非圆弧滑动面分析。 瑞典圆弧条分法 瑞典条分法计算图示 对n个土条的力矩平衡方程求和 条底法向力平衡 其中 总应力法求得的 土坡稳定安全系数 有效应力法求得的 土坡稳定安全系数 　　确定最危险滑动面圆心的位置和半径大小是稳定分析中十分繁琐的工作。需要通过多次的计算才能完成。费尔纽斯(w．Fellenius)提出了最危险滑动面确定的经验方法。费尔纽斯认为，对于均匀粘性土坡，最危险滑动面一般通过坡脚。 　　对于?＝0的土，最危险滑动面的圆心位置可以由AO与BO的交点确定。 　　对于? 0的土,最危险滑动面的圆心位置，可能在DE延长线上。 最危险滑动面圆心的确定 最危险滑动面的确定 边坡稳定分析中，因为滑动面是任意取的。假设一个滑动面，就可计算其相应的安全系数。真正代表边坡稳定程度的安全系数是安全系数中的最小值。相应于最小的安全系数的滑动面称为最危险滑动面，它才是真正的滑动面。 两层土时危险滑面和最小安全系数 对于外形复杂土坡,最危险滑弧圆心与多因素有关,若有多土层就更复杂，整个土坡的稳定安全系数应针对多个滑点比较,求出其中最小的 Fmax 作为土坡的稳定安全系数。 基本假定 ： 毕肖普法是条分法的一种，假定滑动面是一个圆弧面，考虑土条侧面的作用力，并假定各土条底部滑动面上的抗滑安全系数均相同，即等于整个沿动面的平均安全系数。 第i条土上竖向受力平衡分析： 若假定各土条底部滑动面的稳定安全系数相等则应有下关系式 毕肖普条分法 上面两式联合起来，得到 其中 考虑整个滑体的力矩平衡 采用有效应力计算时,可表达如下： 综合以上, 并简化后得到毕肖普法的土坡稳定一般计算公式。： 式