边坡稳定-稳定分析.ppt

1,8.1 概述 8.2 表层滑动的边坡稳定分析 8.3 基于条分法的边坡稳定分析 8.4 各种稳定分析问题和土的强度 参数的选择,第八章 边坡稳定 稳定分析3,2,8.1 概述,滑坡,3,滑坡： 一部分土体在外因作用下，相对于另一部土 体滑 动,8.1 概述,4,8.1 概述,香港宝城大厦因滑坡倒塌,5,8.1 概述,江岸滑坡,6,8.1 概述,开挖和填筑引起滑坡,7,8.1 概述,边坡稳定问题,圆弧滑动,表层滑动,用干燥铝棒试验,用湿铝棒试验,250,8,8.2 表层滑动的边坡稳定分析,1,边坡上土单元自重为,下滑力,抗滑力,安全系数,取Fs=1得,（干砂天然休止角=内摩擦角）,z,所以当坡角小于土的内摩擦角时边坡稳定,不破坏,一、表层滑动边坡稳定分析,1、无粘性土,9,一、表层滑动边坡稳定分析,2、粘性土,8.2 表层滑动的边坡稳定分析,1,z,抗滑力=抗剪强度,安全系数Fs,如果Fs=1，若设z=Hc,Hc是具有粘着力的土可以保持稳定的深度,10,8.2 表层滑动的边坡稳定分析,二、有平行于边坡斜面的渗流水时,1,z,渗流方向,流线与坡面平行,等势线与坡面垂直,Hp,a,b,等势线,a点的测压管水位,作用在ab面上的孔隙水压力,W,作用在ab面上的压应力,作用在ab面上的有效应力,11,8.2 表层滑动的边坡稳定分析,二、有平行于边坡斜面的渗流水时,1,z,渗流方向,Hp,a,b,等势线,W,安全系数,若Fs=1,=30时 = tan-1 (0.4tan30) =13,12,8.2 表层滑动的边坡稳定分析,二、有平行于边坡斜面的渗流水时,1,z,渗流方向,Hp,a,b,等势线,W,粘性土,如果Fs=1，若设z=Hc,Hc是具有粘着力的土 可以保持稳定的深度,13,8.2 表层滑动的边坡稳定分析,图中的边坡土体如果沿着 斜面BC（直线滑动面）破坏，求此时 的安全系数Fs 。,A,B,C,h,d,b,解：,滑动土体自重,W,滑动面长度,土的抗剪强度,安全系数,例题81,14,8.3 基于条分法的边坡稳定分析,一、条分法的思考方法和基本关系式,1、假设圆弧滑动面,确定圆心和半径,O,r,2、把滑动土体分成若干条（条分法）,3、建立土条的静力平衡方程求解(取单位厚度计算）,Wi,Hi,Vi,Hi+1,Vi+1,15,8.3 基于条分法的边坡稳定分析,二、简便法（瑞典条分法）(Fellenius法）,Wi,Hi,Vi,Hi+1,Vi+1,假设（静定化条件）各土条间 的合力Si，Si+1平行于滑动面，并且 相等（Si=Si+1)。,Si,Si+1,土条的静力平衡方程,垂直于滑动面,得,16,8.3 基于条分法的边坡稳定分析,二、简便法（瑞典条分法）(Fellenius法）,破坏条件（CU分析法）,用力表示破坏条件,破坏条件（ UU分析法）,式中，Ni= Ni Ui =ili uili (ui孔隙水压力）,Wi,Hi,Vi,Hi+1,Vi+1,Si,Si+1,li,17,O,r,Wi,Hi,Vi,Hi+1,Vi+1,考虑力距平衡,x,滑动力矩,抗滑力矩,把Ti代入上式（CU),安全系数（UU),二、简便法（瑞典条分法）(Fellenius法）,对假设圆心O取矩,=,=,18,8.3 基于条分法的边坡稳定分析,二、简便法（瑞典条分法）(Fellenius法）,计算步骤,1、按比例绘制边坡,2、假定圆心和半径，按瑞典 条分法计算安全系数,3、取不同的圆心和半径分别 计算安全系数，最小的安 全系数对应最危险滑动面,需要大量计算，有人提出方法如图,H,0.1nH,0.1nH,1,n,Fs,角平分线,n 坡度系数,19,8.3 基于条分法的边坡稳定分析,二、简便法（瑞典条分法）(Fellenius法）,存在问题,简便法在力学上的矛盾（计算假定引起）,si-1,si,si,si+1,相临土条的si不相等,20,8.3 基于条分法的边坡稳定分析,三、毕肖普(Bishop)法,假定土条间垂直方向的 作用力相等(静定化条件),H,Wi,Hi,Vi,Hi+1,Vi+1,因端部的土条的V1=0,沿垂直方向列平衡方程,滑动面上土的破坏条件,(2)式代入(1)式得,21,8.3 基于条分法的边坡稳定分析,三、毕肖普(Bishop)法,再将(3)式代入(2)式得,22,三、毕肖普(Bishop)法,8.3 基于条分法的边坡稳定分析,力矩平衡,安全系数,其中,整理得,等式的两边都有Fs，须采用逐次逼近法求解,毕肖普法因为没有用到水平方向力的平衡方程， 所以不一定能满足整体水平方向力的平衡条件。,由,23,8.3 基于条分法的边坡稳定分析,四、简布(Janbu)法,假定,得,2,土条平衡方程,H,Wi,Hi,Vi,Hi+1,Vi+1,水平方向,垂直方向,1 Vi=Vi+1,滑动面上的破坏条件,由(2)(3)两式整理后得到Ni,24,8.3 基于条分法的边坡稳定分析,四、简布(Janbu)法,（4）代入（3）得,根据平衡条件（1）、（2）及假定（2）得,其中,式（5）代入上式得,所以,25,8.3 基于条分法的边坡稳定分析,各种条分法比较,条分 法,瑞典 条分 法,毕肖 普法,简布 法,计算 假定,Si=Si+1,Vi=Vi+1,平衡 方程,破坏 面,圆弧,圆弧,不限 圆弧,安全系数,26,8.3 基于条分法的边坡稳定分析,五、考虑水的影响的分析方法（圆弧条分法）,1、把水作为滑动土体 的一部分，重度为 w，沿滑动面的 抗剪强度f=0,2、把水的作用按静 水压力计算,27,8.3 基于条分法的边坡稳定分析,五、考虑水的影响的分析方法,3、水、土分别计算，,o,水：对圆心取矩=0 （计算中可不计）,地下水位以上： 按土实际重度计算,土：按有效重度计算,抗滑力：按有效应力计算,滑动力：水、土分别计算，,地下水位以下：,28,8.3 基于条分法的边坡稳定分析,五、考虑水的影响的分析方法,思考题： 大坝内水位急剧下 时,大坝内侧坡面 容易失稳？,29,8.3 基于条分法的边坡稳定分析,五、考虑水的影响的分析方法,崩岸原因： 蓄水导致水位骤然降低 三峡工程6月1日下闸蓄水，大坝下游长江水位骤然降低，水下边坡失稳，该堤防段无外滩，堤坡较陡。,30,8.3 基于条分法的边坡稳定分析,六、实际斜面的破坏情况,刚体圆弧滑动面,铁路路基破坏例,31,六、实际斜面的破坏情况,8.3 基于条分法的边坡稳定分析,贴胶带纸的铝棒,滑动破坏面,破坏角从250提高到530,工程应用,坡面上设置 混凝土网格,W,摩阻力,C,破坏形式从表面滑动变为圆弧滑动,32,8.3 基于条分法的边坡稳定分析,六、实际斜面的破坏情况,瑞典条分法,总应力法,300,1,33,8.3 基于条分法的边坡稳定分析,六、实际斜面的破坏情况,总应力法,300,1,2,编号,C (kN/m2),Fmin,1,30,0,1.000,2,30,10,1.355,3,30,30,2.058,4,30,50,2.593,3,4,34,8.4 各种稳定分析问题和土的强度参数的选择,一、砂土、粗颗粒土地基,不固结不排水强度(UU),固结不排水强度(CU),固结排水强度(CD),砂土C=0,砂土透水性好，通常用,试验会得出C=0,Cd,约束压力越大，越不易剪胀， 抗剪强度越小？,因为约束压力越大，越不易剪胀，土颗粒易破碎，把实际的上凸形实验曲线，画成直线引起的。,35,8.4 各种稳定分析问题和土的强度参数的选择,二、粘土地基,1、土的强度随时间推移增加,填方工程,填土,剪应力,施工期,抗剪强度,最危险,（短期稳定问题）,考虑最危险情况，不考虑抗剪强度增加，短期稳定问题。,采用不固结不排水强度,采用固结不排水强度,固结压力取原地基土实际上覆压力,36,8.4 各种稳定分析问题和土的强度参数的选择,二、粘土地基,2、土的强度随时间推移降低,挖方工程,挖土,剪应力,施工期,抗剪强度,最危险,（长期稳定问题）,考