第十章.土坡稳定分析.ppt

第十章 土坡和地基的稳定分析 §10.1无粘性土土坡稳定分析 §10.2粘性土土坡稳定分析 §10.3土坡稳定分析中有关问题＊ 主要内容 概述 由于地质作用而自然形成的土坡 在天然土体中开挖或填筑而成的土坡 山坡、江河岸坡 路基、堤坝 §10.1 无粘性土坡稳定分析 一、一般情况下的无粘性土土坡 均质的无粘性土土坡，在干燥或完全浸水条件下，土粒间无粘结力 只要位于坡面上的土单元体能够保持稳定，则整个坡面就是稳定的 单元体稳定 TT 土坡整体稳定 稳定条件：TT 砂土的内摩擦角 抗滑力与滑动力的比值 安全系数 二、有渗流作用时的无粘性土土坡分析 稳定条件：TT+J 顺坡出流情况:  /  sat≈1/2，坡面有顺坡渗流作用时，无粘性土土坡稳定安全系数将近降低一半 三、例题分析 【例】均质无粘性土土坡，其饱和重度 sat=20.0kN/m3, 内摩擦角 =30°,若要求该土坡的稳定安全系数为1.20，在干坡情况下以及坡面有顺坡渗流时其坡角应为多少度？ 干坡或完全浸水情况 顺坡出流情况 §10.2 粘性土土坡稳定分析 一、瑞典圆弧滑动法 假定滑动面为圆柱面，截面为圆弧，利用土体极限平衡条件下的受力情况： 滑动面上的最大抗滑力矩与滑动力矩之比 饱和粘土，不排水剪条件下，u＝0，τf＝cu 粘性土土坡滑动前，坡顶常常出现竖向裂缝 裂缝的出现将使滑弧长度由AC减小到AC，如果裂缝中积水，还要考虑静水压力对土坡稳定的不利影响 Fs是任意假定某个滑动面的抗滑安全系数，实际要求的是与最危险滑动面相对应的最小安全系数 最危险滑动面圆心的确定 R O 对于均质粘性土土坡，其最危险滑动面通过坡脚  =0 O E  0 二、条分法 对于外形复杂、 0的粘性土土坡，土体分层情况时，要确定滑动土体的重量及其重心位置比较困难，而且抗剪强度的分布不同，一般采用条分法分析 滑动土体分为若干垂直土条 条分法分析步骤I 1.按比例绘出土坡剖面 2.任选一圆心O，确定滑动面，将滑动面以上土体分成几个等宽或不等宽土条 3.每个土条的受力分析 静力平衡 假设两组合力(Pi，Xi)＝ (Pi＋1，Xi＋1) 条分法分析步骤Ⅱ 4.滑动面的总滑动力矩 5.滑动面的总抗滑力矩 6.确定安全系数 三、例题分析 【例】某土坡如图所示。已知土坡高度H=6m，坡角=55°，土的重度 =18.6kN/m3，内摩擦角 =12°，粘聚力c =16.7kPa。试用条分法验算土坡的稳定安全系数 分析: ①按比例绘出土坡，选择圆心，作出相应的滑动圆弧 ②将滑动土体分成若干土条，对土条编号 ③量出各土条中心高度hi、宽度b i，列表计算sin i、cos i以及土条重W i，计算该圆心和半径下的安全系数 ④对圆心O选不同半径，得到O对应的最小安全系数； ⑤在可能滑动范围内，选取其它圆心O1，O2，O3，…，重复上述计算，求出最小安全系数，即为该土坡的稳定安全系数 计算 ①按比例绘出土坡，选择圆心，作出相应的滑动圆弧 取圆心O ，取半径R = 8.35m ②将滑动土体分成若干土条，对土条编号 ③列表计算该圆心和半径下的安全系数 四、泰勒图表法 土坡的稳定性相关因素： 泰勒（Taylor,D.W，1937）用图表表达影响因素的相互关系 稳定数 土坡的临界高度或极限高度 泰勒图表法适宜解决简单土坡稳定分析的问题： ①已知坡角及土的指标c、、，求稳定的坡高H ②已知坡高H及土的指标c、、，求稳定的坡角 ③已知坡角、坡高H及土的指标c、、，求稳定安全系数F s 五、例题分析 【例】一简单土坡=15°,c =12.0kPa, =17.8kN/m3，若坡高为5m,试确定安全系数为1.2时的稳定坡角。若坡角为60°，试确定安全系数为1.5时的最大坡高 ①在稳定坡角时的临界高度： Hcr=KH= 1.2×5=6m 【解答】 稳定数 ： 由 =15°,Ns= 8.9查图得稳定坡角 = 57° ②由 =60°， =15°查图得泰勒稳定数Ns为8.6 稳定数 ： 求得坡高Hcr=5.80m,稳定安全系数为1.5时的最大坡高Hmax为 §10.3 土坡稳定分析中有关问题＊ 一、挖方边坡与天然边坡 天然地层的土质与构造比较复杂，这些土坡与人工填筑土坡相比，性质上所不同。对于正常固结及超固结粘土土坡，按上述的稳定分析方法，得到安全系数，比较符合实测结果。但对于超固结裂隙粘土土坡，采用与上述相同的分析方法，会得出不正确的结果 二、关于圆弧滑动条分法 计算中引入的计算假定： 滑动面为圆弧 不考虑条间力作用 安全系数用滑裂面上全部抗滑力