《土力学》第7章 土坡稳定性分析.pptVIP

第7章 土坡稳定分析 §7.1 概述 1.土坡的类型 (1)天然土坡：由自然地质作用所形成的土坡。 如：山、岭、丘、岗、天然坡等。 江、河、湖、海等的岸坡。 (2)人工土坡：由人工开挖或回填形成的土坡。 如挖方：沟、渠、坑、池的边坡。 填方：堤、坝、路基、堆料的边坡。 2.滑坡 靠近坡面处的部分土体相对于其它土体滑动的现象。 3.滑坡的原因 外因： (1)土体自重 (2)渗透力作用 (3)振动(如地震、爆破等) (4)土中含水量和水位变化 (5)水流冲刷(使坡脚变陡) (6)冻融(冻胀力、融化使土的含水量升高) (7)人工开挖(使部分土体失去支撑) 内因： 外因在土体引起的剪应力超过了土的抗剪强度。 4.滑动面及其形状 (1)滑动面：滑动土体的底面。 (2)滑动面的形状 无粘性土坡：接近平面或折面 粘性土土坡：接近圆弧面 §7.2 无粘性土土坡的稳定分析 2.有渗流的均质土坡 §7.3 粘性土坡的稳定分析 瑞典条分法 Bishop条分法 Janbu普遍条分法 1.整体圆弧滑动法 (二）瑞典条分法 (五)粘性土坡稳定性分析的讨论 1.寻找最危险滑动面位置的计算方法 由于必须假定多个滑动面计算，因此手算工作量巨大，目前已有多个采用计算机分析的商业软件。 2.边坡的容许稳定性系数 从理论上讲，只要稳定性系数Ks1(一般取Ks=1.2~1.3),则土坡就是安全的。但应注意： (1)由于土坡稳定性分析的所有方法都存在一定的假定条件和简化，与实际不完全一致，因此即使Ks1，土坡也可能滑动，只不过滑动的概率很小而已；同样，即使Ks1，也不表示土坡一定不滑动，只不过不滑动的概率很小而已。 (2)不同的工程类型或行业(如水利行业、交通港口行业)，对土坡稳定性系数的要求是不同的。应用时要根据工程所属行业，选取相应的稳定性系数。 * * 坡肩 坡顶 坡面 坡角 坡趾 坡高 1 概述 2 无粘性土土坡的稳定分析 3 粘性土土坡的稳定分析 本章主要内容: 崩塌 平移滑动 旋转滑动 流滑滑动面 5.土坡稳定的分析方法 (1)几何模型 沿坡延伸方向取单位长度(1m),按平面应变问题分析(2)力学模型 通常假定土体为理想刚塑性体，按极限平衡法分析 1.均质(干、水下)土坡 (1)特点 无渗透力作用，只要坡面上的土颗粒在重力作用下稳定，则整个土坡稳定。 W T N a A (2)分析方法 从坡面上任取一小块土体A来分析它的稳定性。 1)小土块A自重 W（=??V） 2)沿坡滑动力 3)对坡面压力 (由于无限土坡两侧作用力抵消) 4)抗滑力： 5)抗滑稳定性系数(安全系数 ) W T N a A ※ 当?=?时Ks=1.0，此时的坡角为天然休止角。 ※ 稳定性系数与土容重?无关,与所选的土块大 小无关。即坡内任一点或平行于坡的任一滑 裂面上安全系数Ks都相等。 讨论 ※ 无粘性土坡分析方法可考虑为无限长坡。 ※ 如果??,则Ks1.0，土坡不稳定(发生滑坡) 如果??,则Ks1.0，土坡稳定(不会发生滑坡) (1)特点：水流出逸处的土粒稳定性最差 (2)受力分析：以出逸处的土粒为对象,则该土粒的受力为： 重力W=γ’ V，方向竖直向下 渗透力J=j V= γw i V，方向与水平面成θ角 沿坡面方向的滑动力T=W sinα+J cos(α-θ) 垂直于滑动方向的正压力N=W cosα+J sin(α-θ) (3)稳定性系数(安全系数) 讨论：如果水流在出逸处顺坡面流动，即θ=α，i=sin α，则 由于γ’约为γsat的一半，因此安全系数也降低一半。由此可见，渗流对土坡的安全系数影响极大。 O R 主要方法: （一）分析计算方法 土坡为均质土 二维(平面应变) 滑动面为圆弧面 滑动土体呈刚性转动 滑动面上的土体处于极限平衡状态 1.假设条件： 2.平衡条件（各力对圆心O的力矩平衡） (1)滑动力矩： (2)抗滑力矩： 3.稳定性系数(安全系数) 当?=0(粘土不排水强度)时, O R d C B A W 4.讨论 (1).对于给定的土坡，我们关心的是安全系数最小的滑动面(最危险滑动面)的确切位置及其安全系数，但它们事先是不知道的，因此，必须假定多个滑动面，通过试算，才能确定。 (2).计算滑动体ABC的重量W及其重心位置d 较繁 (3).由于滑动面是曲面，因此，作用在滑动面AC上的正压力σn方向是变化的，不易计算抗滑力矩MR 1.按比例绘出土坡的剖面图； 2.假定一个滑动面(如图ADC)； 3.将该滑动体ABCD分成若干土条，并对土体编号。土条宽度可取0.1R，编号一般从滑弧圆心的铅垂线下开始作为