土力学第八土坡稳定分析.ppt

1. 假设条件： 假定条块间水平作用力的位置。 2.求解方法： 8.2.4 简布条分法 ?Xi=Xi+1-Xi Wi Ni ?Ei=Ei+1-Ei Ti=(cili+Nitan?i)/Fs ?i ?i 令?Hi =0 代入求FS/ 求?Pi 求Ei， Xi 求?Xi 求Fs FS/=FS FS—FS/0 END Y N 简布法计算流程图 不一定都是圆弧面, 也可以是平面 条分法小结 A O R C ?i b B ?i di Ti Ni Wi 瑞典条分法 ?Pi=Pi –Pi－1 ?H=Hi –Hi－1 Wi Ni Ti=(cili +Nitan?)/Fs ?i ?i A O R C ?i b B ?i di Ti Ni Wi Pi Pi+1 Hi+1 Hi 毕肖普条分法 简布条分法 8.2.5 传递系数法 传递系数法是我国铁路与工民建等部门在进行土坡稳定验算中经常使用的方法。这种方法适用于任意形状的滑面。 如下图所示，传递系数法假定每侧条间力的合力与上一土条的底面相平行。 该处相应的孔隙水压。 其中： 但因为本法计算简捷，所以还是为广大工程技术人员所乐于采用。 8.2.6 各种土坡稳定分析方法比较 圆弧滑动法是目前工程实践中分析黏性土坡稳定性广泛使用的方法。这个方法把滑动面简单地当作是圆弧，有的认为滑动土体是刚性体，没有考虑分条之间的推力，或是只考虑分条间的水平推力。总之，条分法计算的结果，虽不能完全符合实际，但由于其计算概念简明，且能分析复杂条件下土坡的稳定性，所以，在各国工程实践中普遍使用，并积累了比较丰富的经验。经验证明，由均质黏性土组成的边坡，其真正最危险滑动面形状接近圆弧。同时在最危险滑动面附近的滑弧，其安全系数变化很小，因而可以采用瑞典公式或毕肖普公式计算。有研究指出，毕肖普简化法的滑动面较平缓，符合一般危险滑动位置。因此，毕肖普简化法较为合理。 §8.3 土坡稳定分析的总应力法 和有效应力法 8.3.1 稳定渗流期土坡稳定分析 这种情况下，坝体内各点的孔隙水压力均能由流网确定。因此，原则上应该用有效应力法分析而不用总应力法。因为，没有一种试验方法能够模拟这种状态下土中有效应力和孔隙水压力的分配。 根据取隔离体的方法不同，可分为以下两种计算方法。 概念：稳定渗流期指坝体内施工期间由于填筑土体所产生的超静孔隙水压力已经全部消散，水库长期蓄水，上下游水位差在坝体内已形成稳定渗流，坝体内的渗透流网得以唯一确定，而且不随时间变化。 方法二：将土骨架作为稳定分析的隔离体，渗透水流当成在土骨架孔隙中流动的连续介质，两者都是独立的相互作用的传力体系。分析图8.20中滑动土体内土骨架的平衡。 8.3.2 施工期的边坡稳定分析 土石坝在施工期坝体填土逐渐加高，下部黏性填土受到上部填土的压力作用，往往来不及固结，因而出现超静孔隙水压力。特别是对于黏性大、含水量高或接近饱和的土更是如此。这种情况下，边坡高度增加，剪应力不断加大，填土的有效应力和抗剪强度却增加不多，因而易于导致土坡失稳。在刚竣工时达到最不利的程度，因而是边坡稳定的一种控制情况。 方法一：将土骨架与孔隙流体（水与气）一起当成整体取隔离体，进行力的平衡分析。 土石坝施工期的稳定分析，可以分别采用总应力法和有效应力法。 1）总应力法 不直接考虑孔隙水压力的影响，边坡稳定安全系数为 式中土条的重量Wi应用压密后填土的总重量。 总应力法可以不必计算施工期填土内的孔隙水压力变化和分布情况，比较简便。 对于黏土填土，认为自重压力作用下来不及发生渗流固结，压密只是由于未充水部分孔隙体积的缩小，应该采用直剪试验的快剪指标或三轴试验的不排水剪指标。 式中ci 、?i ： 对于无黏性土，渗透系数很大，应认为在填筑的过程中，土已基本完成固结过程，上式中ci、? i 值应用直剪试验的慢剪或三轴试验的排水剪指标。 有效应力法必须先计算施工期填土内孔隙水压力的发生和发展情况，然后才能进行稳定计算，施工期孔隙水压力的估算包括两部分内容： 一是估算施工期间孔隙水压力的消散，即孔隙水压力随时间的发展，对于黏性填土，如果体积大、渗透性小、施工速度又快，孔隙水压力在施工期间可以认为不消散，则只要进行第一项估算。 施工期坝体填土是非饱和的，严格地说，应分别确定孔隙气压力和孔隙水压力，才能比较精确定出土的抗剪强度。但是，大多数土石坝填土的饱和度均在80%~85%以上。这种情况下，孔隙间的空气以封闭气体的形式分布于土中，只计算孔隙水压力，并按有效应力强度的公式估算土的强度，就已经具有与其他环节相适应的精度； 2） 有效应力法 一是估算不排水条件下孔隙水压力的发生，称之谓起始孔隙水压力的计算。 有效应力强度的公式： 施工期坝体应力状态变