土坡和地基的稳定性.ppt

* 第10章 土坡和地基的稳定性 §10.1 概述 §10.2 无粘性土坡的稳定性 §10.3 粘性土坡的稳定性 §10.4 土坡稳定性的影响因素 §10.5 地基的稳定性 本章学习要求（P8） 了解导致土坡滑动失稳的原因 掌握无粘性土坡的稳定安全系数K定义及影响因素 掌握粘性土坡的整体圆弧滑动法、稳定数法、 条分法等分析方法的基本原理，K定义及影响因素 了解坡顶开裂、渗流对粘性土坡稳定性的影响 了解地基稳定性验算 简单土坡（P255） 指土坡是由均质土组成且土坡的顶面和底面都是水平的，并延伸至无限远 §10.1 概述 土坡 天然土坡（如山坡、岸坡） 人工土坡 挖方坡（如基坑、路堑、沟渠） 填方坡（如路堤） 土坡稳定性是土木工程建设中十分重要的问题，故 应掌握土坡稳定分析方法，从而达到合理的设计边 坡，准确评价边坡稳定性，确保边坡稳定的目的 土坡失稳破坏→滑坡（P255） 指土坡在土体自重及外荷作用下，一定范围内的土体整体地沿某一滑动面向下和向外滑动而丧失其稳定性 若土坡中最危险滑动面上τ达到τf →土坡滑动失稳 ∴土坡失稳破坏→实质是土体发生了剪切破坏 导致土坡滑动失稳的主要原因：（P255） ①外界荷载作用或土坡环境变化等导致土中剪应力τ 加大，破坏了土体内原来的应力平衡状态 如坡顶荷载增加、坡脚受到切割等 ②外界各种因素的影响导致土体抗剪强度τf 降低 如雨水渗入坡中，含水量增加、动荷载作用等 §10.2 无粘性土坡的稳定性 H ∵无粘性土坡c=0 （P256） 其滑动面近似平面 ∴一般假设滑动面为斜平面（补充） 即坡面为最易滑动的面 分析：在坡面上取一单元体M，其自重为G 顺坡方向的切向分力T=Gsinβ T是使该单元体下滑的剪切力即滑动力 垂直坡面的法向分力N=Gcosβ 由N在坡面引起的摩擦力 Tf是阻止该单元体下滑的抗剪力即抗滑力 H 无粘性土坡的稳定安全系数K （不存在渗流作用时）为：P256 β为坡角 φ为土的内摩擦角 （P256） 当β＜φ时，K＞1，土坡稳定（P256） β=φ时，K =1，土坡处于极限平衡状态 无粘性土坡在自然稳定状态下的极限坡角β称为自 然休止角，其值等于内摩擦角φ（补充、P205） β＞φ时，K＜1，土坡失稳 通常为保证土坡有足够的安全储备 一般取K≥1.3～1.5 理论上无粘性土坡的稳定性与坡高H无关，与坡角 β、内摩擦角φ有关←影响无粘性土坡稳定的因素 β越小， φ 越大，K越大，土坡越稳定 补充例题：某砂土场地需放坡开挖基坑，已知砂土的 自然休止角φ=320，试求： ⑴放坡时的极限坡角βcr； ⑵若取安全系数K=1.3，求稳定坡角β； ⑶若取坡角β=230，求稳定安全系数K 解： ⑴ ⑵由 ，得： ⑶ 当坡面有顺坡渗流时， K约降低一半（P257） 渗流力 因为若渗流为顺坡流出，渗流力J 方向与坡面平行，使单元体M下滑的剪切力增大为T+J，且由于土浸水，单位土体自重G等于r / （P256） （P256） §10.3 粘性土坡的稳定性 粘性土坡常用的稳定分析方法有：P257 整体稳定分析法（补充） 主要适用于均质简单粘性土坡 整体圆弧滑动法 稳定数法→使用方便，应掌握 如 条分法（补充） 适用于非均质土坡、土坡外形复杂、土坡部分在水位 下、坡上有荷载等较复杂土坡，故应用广 瑞典条分法（P260） 毕肖普条分法（P263） 杨布（非圆弧）条分法（P268） 如 滑动土体 一、均质粘性土坡滑动面的形式（P257） ∵粘性土存在c，均质粘性土坡滑动时，其滑动面常 是曲面，破坏前，一般在坡顶首先出现张力裂缝， 然后沿某一曲面产生整体滑动 ∴为了简化分析，通常粘性土坡的假设滑动面为圆弧 滑动面（圆筒面） 圆弧滑动面的形式一般有3种：P257 坡脚圆 坡面圆 中点圆 ⑴圆弧滑动面通过坡脚B点，称为坡脚圆 ⑵圆弧滑动面通过坡面上E点，称为坡面圆 ⑶圆弧滑动面通过坡脚以外的A点，且圆心位于 坡面中点的垂直线上，称为中点圆 滑动面的形式与坡角β、φ、c及土中硬层的位置等 有关 （P257） P257图10-4 均质简单粘性土坡稳定安全系数K为： 二、整体圆弧滑动法（P258） 先任意假定一圆弧滑动面AC 以滑动土体为脱离体，分析 其上作用力的各种力 在整个滑动面上可定义 抗滑力矩 滑动力矩 或 饱和粘土坡在不排水剪条件下， ，故 确定出最危险滑动面→求得最小安全系数Kmin 是与