第七章土力学课件.pptVIP

第7章 土坡稳定分析 §7.1 概 述 滑坡的产生机理 在土体自重及外力作用下，坡体内将产生切应力，当切应力大于土的抗剪强度时，即产生剪切破坏，如靠坡面处剪切破坏的面积很大，则产生一部分土体相对于另一部分土体滑动的现象，称为滑坡或塌方。 滑坡特征及危害 土坡在发生滑动前，一般在坡顶产生明显的下沉并出现裂缝，坡脚附近的地面则有较大的侧向位移并微微隆起。滑坡后如果处理不当，不仅影响工程进展，甚至危及生命安全和导致工程事故，应引起重视。 基坑的开挖 坡顶堆载 人工填筑的土堤、路堤等 §7.2 土坡稳定及其影响因素（一） 基本概念 土坡：具有倾斜表面的土体。 天然土坡：由于地质作用自然形成的土坡，如山坡、江河的岸坡等。 人工边坡：填土工程建造物如基坑、渠道、土坡、路堤等的边坡。 §7.2 土坡稳定及其影响因素（二） 影响土坡稳定的因素 边坡的坡角θ，θ越小愈稳定但不经济； θ太大则经济而不安全。 坡高H，其他条件相同，H越大越不安全。 土的性质，如重度γ和强度参数 φ、c值。φ 、c值大，则土坡安全。有时由于地震等原因，使得φ值降低或产生孔隙水压力，可使原来稳定的边坡失稳而滑动，地下水位上升，对土坡不利。 地下水的渗透力，当边坡中有地下水渗透时，渗透力与滑动方向相反则安全，两者方向相同则危险。 震动作用的影响，如地震、工程爆破、车辆震动等。 人类活动和生态环境的影响。 §7.3 平面滑动面的土坡稳定分析（一） 土坡稳定分析 §7.3 平面滑动面的土坡稳定分析（二） 7.3.1 一般情况下的土坡 对于均质的无粘性土土坡，无论是干坡还是在完全浸水条件下，由于土粒间无粘结力，故只要位于坡面上的土单元体能够保持稳定，则整个土坡就是稳定的。 设单元土体的自重为W，则使它下滑的剪切力T和在坡面法线方向的分力N为 T = Wsinα N=Wcosα §7.3 平面滑动面的土坡稳定分析（三） 阻止土体下滑的力是此单元体与下面土体之间的抗剪力，其所能发挥的最大值根据库仑定律为 土坡稳定安全因数Ks为最大抗剪力与剪切力之比 当 Ks＝1 时，土体处于极限平衡状态，即 。可见理论上只要坡角小于土的内摩擦角土体是稳定的，此时的坡角称为自然休止角。 §7.3 平面滑动面的土坡稳定分析（四） §7.3 平面滑动面的土坡稳定分析（五） 7.3.2 有渗流作用的无粘性土土坡 在坡面上渗流逸出处取一单元土体，除自重外还受到渗流力作用。若渗流为顺坡，则逸出处渗流方向与坡面平行，渗流力的方向也与坡面平行，下滑的剪切力为： 单元土体所能发挥的最大抗剪力仍为Tf，则安全因数为 §7.3 平面滑动面的土坡稳定分析（六） 对单元土体来说，当直接用渗流力来考虑渗流影响时土体自重就是浮重度γ’，而 渗流力J =γw i， i是渗流逸出处的水力梯度。对于顺坡出流： 于是 为土的饱和重度，安全因数有所降低。 例题1 有一砂砾土坡，饱和重度γsat = 19 kN/m3，内摩擦角φ=32°，坡比为1:3。求：1）干坡或完全浸水时的稳定系数；2）当有顺坡渗流时土坡的稳定性；3）若坡比改成1:4，其稳定性又如何？ 解：1）干坡或完全浸水时土坡的稳定安全因数为 2）有顺坡向渗流时，土坡的安全因数为 3）若将坡比改成1:4，土坡的稳定安全因数为 §7.4 圆弧滑动面的土坡稳定分析（一） 粘性土的抗剪强度包括摩擦强度和粘聚强度，由于粘聚力的存在，其边坡最危险的滑动面深入土体内部，多呈一曲面，从而在理论上提出了圆弧滑动面法。 基于圆弧假定，从极限平衡状态来分析边坡稳定： 整体圆弧滑动面法，主要适用于均质简单土坡； 圆弧滑动条分法，可适用于非均质土坡、有地下水位、土坡外形复杂等情况。 §7.4 圆弧滑动面的土坡稳定分析（二） 7.4.1 整体圆弧滑动面法 该法认为边坡失稳为滑动土体绕圆心转动。对于粘性土滑动面上的抗滑力矩由两部分组成： 粘聚力在滑面上产生的抗滑力矩； 滑面上的反力产生的抗滑力矩，其大小与内摩擦角有关。 当φ=0，滑动面为一光滑面，反力的方向在滑动面法线上通过圆心O，故抗滑力矩： 土坡稳定安全系数为 7.4.2 摩擦圆法 当φ 0，圆弧滑动面上的抵抗力由两部分组成： 粘聚力产生的抵抗力的合力 Fc 内摩擦角产生的抵抗力的合力F 泰勒假定圆弧滑动面上的摩阻力全部发挥，而把粘聚力的发挥程度定义为安全因数，设维持土体平衡时滑动面上需要发挥的粘聚力为cr，则 通过 Fc