第十章-土坡稳定性分析.ppt

1．天然土坡 1．天然土坡 2．人工土坡 2．人工土坡 10.2 无黏性土坡的稳定性 当β =?时，K=1.0，天然休止角 自重： 意味着原来稳定的坡，有沿坡渗流时可能破坏 (1) 渗流力与坡面成一定角度 由于存在粘聚力C，与无粘性土坡不同； 其危险滑裂面位置在土坡深处； 对于均匀土坡，在平面应变条件下，其滑动面可用一圆弧（圆柱面）近似。 1 整体圆弧滑动法（瑞典Petterson） 2 瑞典条分法（瑞典Fellenius） 3 毕肖普法（ Bishop） 4 Janbu法 5 Spencer方法 6 Morgenstern-Price方法 7 陈祖煜的通用条分法 8 不平衡推力传递法 9 Sarma方法 平衡条件（各力对圆心O的力矩平衡） 讨论： 泰勒分析法 10.4 条分法土坡稳定分析 10.4.1 瑞典条分法（简单条分法） 径向力平衡： 瑞典条分法的讨论： 瑞典条分法的讨论 10.4.2 毕肖甫（Bishop）法 毕肖甫法的讨论 1.04.3 简布（Janbu）法 简布法的讨论 10.4.4 特殊条件下的条分法 1.成层土坡 2.坡顶开裂 3.均质土坡部分浸水 4.渗流作用 5.地震作用 10.5 土坡稳定性问题的讨论 有效应力法：使用有效应力强度指标 c?、 ?? 总应力法：使用总应力强度指标 cu 、 ?u或 ccu、?cu 3°或当 =0°且 53°时） （当 =0°且 53°时） 按泰勒法确定最危险滑动面圆心位置 O R d C B A W ? 源起 整体圆弧法 ： ?n 是 l(x,y) 的函数 思路 离散化 分条 条分法 A O R C ?i b B -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 静力平衡方程 极限平衡方程 条分法的基本概念 为了将圆弧滑动法应用于?＞o的粘性土，通常采用条分法。条分法就是将滑动土体竖直分成若干土条，把土条当成刚体，分别求作用于各土条上的力对圆心的滑动力矩和抗滑力矩，然后求土坡的稳定安全系数。 已知量Pi、Hi、hi 未知量Pi＋1、Hi＋1、hi＋1、 Ni 和Ti 条间切向力 条间法向力 底面法向力 底面抗剪力 作用点位置 忽略所有条间作用力：2(n-1)+(n-1) ＝ 3n-3 4n-3 Pi Hi Ti Ni ?i hi+1 Wi Pi+1 Hi+1 hi 假定滑动面上作用点位置：n 未知数: 2n+1 方程数: 4n 假定： 圆弧滑裂面；不考虑条间力 Ti Ni ?i Wi A O R C ?i b B -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 极限平衡条件： 整体对圆心的力矩平衡： 滑动力矩=抗滑力矩 K=1.20~1.30 10.4.1 瑞典条分法（简单条分法） 圆心 O，半径 R（如图） 分条：b=R/10 编号：过圆心垂线为 0# 条中线 列表计算 li Wi ?i 变化圆心 O 和半径 R K最小 END Ti Ni ?i Gi A O R C ?i b B -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 计 算 步 骤 Ti Ni ?i Gi A O R C ?i b B -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 (1) 一些平衡条件不能满足 未知数: 2n+1 方程数: 4n 对0#土条 T0 N0 G0 0 A O R C ?i b B -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 (2) 假设圆弧滑裂面，与实际滑裂面有差别 忽略条间力，使得计算安全系数 K偏小 假设圆弧滑裂面，使 K偏大 最终结果是 K偏小， ? 越大 K越偏小 一般情况下，K偏小 10% 左右 工程应用中偏于安全 忽略条间切向力：n-1 2n-1 Pi Hi Ti Ni ?i hi+1 Wi Pi+1 Hi+1 hi 假定滑动面上作用点位置：n 未知数: 4n-1 方程数: 4n 假定： 圆弧滑裂面；条间力切向力=0 Pi hi+1 Ti Ni ?i Gi Pi+1 hi A O R C ?i b B -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 ∑Fz=0 极限平衡条件 方程组求解，得到： Pi hi+1 Ti Ni ?i Gi Pi+1 hi A O R C ?i b B -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 整体力矩平衡： Ni 过圆心； Pi 互相抵消 licos?i = bi 隐式 表达 A O R C ?i b B -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 圆心 O，半径 R 设 Fs=1.0 计算 mqi 变化圆心 O 和半径 R Fs 最小 END 计算 No 计 算 步 骤 Pi Ti Ni ?i hi+1 Wi Pi+1 hi