土坡稳定性分析计算.ppt

粘性土的土坡稳定分析 均质粘性土的土坡失稳破坏时，其滑动面常常 是曲面，通常可以近似地假定为圆弧滑动面，一般 有以下三种形式： 圆弧滑动面通过坡脚点，称为坡脚圆； 圆弧滑动面通过坡面上的点，称为坡面圆； 圆弧滑动面通过坡脚以外的点，称为中心圆。 圆弧滑动面分析方法 整体稳定分析法：主要适用于均质简单土坡，即土坡上下两个面是水平且坡面为平面。 条分法：适用于非均质土坡、土坡外形复杂、土坡部分在水下等情况。 瑞典条分法基本原理 条分法就是将圆弧滑动体分成若干竖直的土条，计算各土条对圆弧圆心O的抗滑力矩与滑动力矩，由抗滑力矩与滑动力矩之比(稳定安全系数)来判别土坡的稳定性。这时需要选择多个滑动圆心，分别计算相应的安全系数，其中最小的安全系数对应的滑动面为最危险的滑动圆。 瑞典条分法分析步骤 (1)按比例绘出土坡截面图（右图）； (2)任意一点O作为圆心，以O点至坡脚A作为半径r，作滑弧面AC；(3)将滑动面以上土体竖直分成几个等宽土条，土条宽为0.1r；(4)按图示比例计算各土条的重力Gi, 滑动面ab近似取直线，ab直线与水平面夹角为βi；分别计算Gi在ab面上法向分力和切向分力: 土条两侧面上的法向力、切向力相互平衡抵消(由此引起的误差一般在10%～15%)，可以不计。 瑞典条分法分析步骤 (5)计算各土条底面切力对圆心的滑动力矩: (6)计算各土条底面的抗剪强度所产生的抗滑力矩： 瑞典条分法分析步骤 (7)稳定安全系数为： (8)假定几个可能的滑动面，分别计算相应的安全系数K，其中Kmin所对应的滑动面为最危险的滑动面。 确定最危险滑动面圆心的方法 费伦纽斯法 泰勒分析法 土坡边坡比 坡角β β1 β2 1:0.58 60° 29° 40° 1:1 45° 28° 37° 1:1.5 33°44′ 26° 35° 1:2 26°34′ 25° 35° 1:3 18°26′ 25° 35° 1:4 14°02′ 25° 37° 1:5 11°19′ 25° 37° 费伦纽斯法 当土的内摩擦角φ=0时，土坡的最危险圆弧滑动面通过坡脚，然后由坡角β或坡度1:n查下表可得出角β1以及β2?。过坡脚B和坡顶C分别作与坡面和水平面夹角为β1、β2的线BD和CD，得交点D即为最危险滑动圆弧圆心（见后图）。 费伦纽斯法 土的内摩擦角φ0时，最危险滑动面也通过坡脚，其圆心在ED的延长线上，见后图。E点的位置距坡脚B点的水平距离为4.5H，垂直距离为H?。 φ值越大，圆心越向外移。计算时从D点向外延伸取几个试算圆心O1，O2…，分别求得其相应的滑动稳定安全系数K1，K2…，绘出K值曲线可得到最小安全系数值Kmin，其相应圆心Om即为最危险滑动面的圆心。 费伦纽斯法 费伦纽斯法 费伦纽斯法 实际上土坡的最危险滑动面圆心位置有时并不一定在ED的延长线上，而可能在其左右附近，因此圆心Om可能并不是最危险滑动面的圆心，这时可以通过Om点作DE线的垂线FG，在FG上取几个试算滑动面的圆心O1′，O2′…，求得其相应的滑动稳定安全系数K1′，K2′…，绘得K′值曲线，相应于K′min值的圆心O才是最危险滑动面的圆心。 费伦纽斯法 泰勒经过大量计算分析后提出： 当φ3°时，滑动面为坡脚圆，其最危险滑动面圆心的位置，可根据φ及β角值，从后图的曲线查得θ和α值，作图求得。 当φ=0°，且β53°时，滑动面也是坡脚圆，其最危险滑动面圆心位置，同样可以从后图的θ和α值，作图求得。 泰勒分析法 泰勒分析法 当φ=0°，且β53°时，滑动面可能是中 点圆，也有可能是坡脚圆或坡面圆，它取决于硬 层的埋藏深度。当土坡高度为H，硬层的埋藏深 度为ndH(如后图a)。若滑动面为中点圆，则圆心 位置在坡面中点M的铅直线上，且硬层相切，见 后图a，滑动面与土面的交点为A，A点距坡脚B的 距离为nxH，nx可以根据nd及β值由后图b查得。 若硬层埋藏较浅，则滑动面可能是坡脚圆或 坡面圆，其圆心位置须通过试算确定。 泰勒分析法 泰勒分析法