8土力学2 第八章 土坡稳定分析521ppt课件

8 1概述8 2无粘性土坡的稳定分析8 3粘性土坡的稳定分析8 4土坡稳定分析中几个问题 土坡稳定分析 土力学2 之第八章 8 1概述 边坡稳定分析对象 土石坝 库区边坡 堤坝填筑 土质 岩质边坡 土坡 具有倾斜面的土体 坡肩坡顶 坡面 坡角 坡趾 坡高 坡底 坡度 1 m 8 1概述 天然土坡 江 河 湖 海岸坡 山 岭 丘 岗 天然坡 人工土坡 挖方 沟 渠 坑 池 填方 堤 坝 路基 堆料 8 1概述 8 1概述 城市中的滑坡问题 香港 重庆 8 1概述 土坡失稳形态与当地工程地质条件有关 8 1概述 土坡稳定分析目的 检验所设计的土坡断面是否安全合理 土坡稳定安全度用稳定安全系数K表示 K f 即抗滑力与滑动力之比 8 1概述 本章主要介绍土坡稳定分析的基本原理 土坡稳定分析是一个比较复杂的问题 因为有很多不确定的因素有待研究 如滑动面形式 土抗剪强度参数选取 土的非均匀性及土坡内渗流等 8 2无粘性土坡的稳定分析 破坏形式 表面浅层滑动 1 滑动土体ABC自重 W S ABC 2 沿坡滑动力 3 对坡面法向压力 4 抗滑力 5 抗滑安全系数 砂土内摩擦角为 如图 6 当 时 安全系数最小 即此时土坡面上的一层土是最易于滑动的 故无粘性土坡稳定安全系数为 8 2无粘性土坡的稳定分析 当 时 Fs 1 0 天然休止角 安全系数与土容重 无关 与所选的微单元大小无关 坡内任一点或平行于坡的任一滑裂面上安全系数Fs都相等 5 抗滑安全系数 8 2无粘性土坡的稳定分析 有沿坡渗流情况 正常蓄水土坝下游 水位骤降的土坝上游 逸出段 A 1 自重 渗透力 方向 平行于土坡 2 滑动力 3 抗滑力 4 抗滑安全系数 8 2无粘性土坡的稳定分析 取微单元A 以土骨架为隔离体 l h J J 有沿坡渗流情况 8 2无粘性土坡的稳定分析 讨论 意味着原来稳定的坡 有沿坡渗流时可能破坏 与所选 V大小无关 亦即在这种坡中各点安全系数相同 与容重有关 与无渗流比较Fs减小近一倍 有沿坡渗流情况 8 3粘性土坡的稳定分析 破坏特点 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 8 3粘性土坡的稳定分析 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 4Janbu法5Spencer方法6Morgenstern Price方法7陈祖煜的通用条分法8不平衡推力传递法9Sarma方法 计算方法 8 3粘性土坡的稳定分析 1整体圆弧滑动法 瑞典圆弧法 均质土 二维 圆弧滑动面 滑动土体呈刚性转动 在滑动面上处于极限平衡条件 假设条件 一 整体圆弧滑动法 均质简单土坡 8 3粘性土坡的稳定分析 平衡条件 各力对圆心O的力矩平衡 1 滑动力矩 3 安全系数 2 抗滑力矩 d 一 整体圆弧滑动法 8 3粘性土坡的稳定分析 讨论 1当 0时 n是l x y 的函数 无法得到Fs的理论解 2其中圆心O及半径R是任意假设的 并不是最危险滑动面 还必须试算若干个滑动面 找到最小安全系数 最危险滑动面 3适用于饱和软粘土 即 0情况 一 整体圆弧滑动法 费伦纽斯法确定最危险滑动面圆心经验方法 8 3粘性土坡的稳定分析 1 2可根据坡度或坡角 查表8 1 一 整体圆弧滑动法 泰勒方法确定最危险滑动面圆心 根据 及硬层埋置深度等因素提出 参见图8 8及8 9 8 3粘性土坡的稳定分析 一 整体圆弧滑动法 泰勒图表法 Tayler稳定因数法确定Ks 8 3粘性土坡的稳定分析 土坡稳定性与 H c 等5个因素有关 知道其中任意4个可求第5个 经过大量计算 可得到Ns与 的关系曲线 见图8 10 为简化计算 提出一个新参数Ns 称为稳定因数 即 一 整体圆弧滑动法 8 3粘性土坡的稳定分析 一 整体圆弧滑动法 泰勒图表法 Tayler稳定因数法确定Ks 8 3粘性土坡的稳定分析 3泰勒分析方法 Tayler稳定数法确定Ks 一 整体圆弧滑动法 应用 已知 c H k K max K Hmax H K c c1 3 已知 H 求c1 c1 8 3粘性土坡的稳定分析 3泰勒分析方法 Tayler稳定数法确定Ks 一 整体圆弧滑动法 应用 K c c1 解 由法 3 知 8 3粘性土坡的稳定分析 条分法的基本原理及分析 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 二 瑞典条分法 8 3粘性土坡的稳定分析 安全系数定义 Ti Ni 二 瑞典条分法 8 3粘性土坡的稳定分析 瑞典条分法 费伦纽斯 简单条分法 忽略所有条间作用力 Ei Xi 0 假定Ni Ti作用于条块底面中点 未知数 5方程数 3属于二次静不定问题 瑞典条分法假定 圆弧滑裂面 不考虑条间力 二 瑞典条分法 8 3粘性土坡的稳定分析 径向力平衡 极限平衡条件 整体对圆心的力矩平衡 滑动力矩 抗滑力矩 显式表达 二 瑞典条分法 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liWi i 变化圆心O和半径R Fs最小 END 计算步骤 二 瑞典条分法 8 3粘性土坡的稳定分析 8 3粘性土坡的稳定分析 毕肖普 Bishop 条分法 圆弧滑动面 忽略条间切向力 Xi Xi 1 0 假定 圆弧滑裂面 忽略条间力切向力 三 毕肖普条分法 假定Ni Ti作用于条块底面中点 8 3粘性土坡的稳定分析 Fz 0 极限平衡条件 方程组求解 得到 三 毕肖普条分法 8 3粘性土坡的稳定分析 整体力矩平衡 Ni过圆心 Pi互相抵消 licos i bi 隐式表达 三 毕肖普条分法 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 三 毕肖普条分法 8 3粘性土坡的稳定分析 8 3粘性土坡的稳定分析 杨布 Janbu 法 非圆弧滑动面 推力线 假定 假定各土条间推力作用点连线为光滑连续曲线 推力作用线 即假定了条块间法向力的作用点位置在土条底面以上1 3高度处 四 杨布条分法 考虑条间力 即Ei Ei 1 Xi Xi 1均不为零 8 3粘性土坡的稳定分析 极限平衡条件 Fz 0 Fx 0 NiTi Pi 方程组求解 P1 P1P2 P1 P2 P1 P2Pj Pi i 1 j Pn Pi 0 i 1 n 与Hi有关 但Hi可以通过每个土条的力矩平衡由hi得到 需经过多次逼近迭代法求解Ks 四 杨布条分法 8 3粘性土坡的稳定分析 几种方法总结 8 4土坡稳定性分析中的几个问题 对粘性土坡 理论上讲K 1处于极限平衡态 若设计的K 1 稳定 但实际中土坡稳定影响因素比较多 却失稳了 而有些K 1的坡却是稳定的 因此除了分析方法合理 强度指标及容许安全系数的选取也很重要 8 4土坡稳定性分析中几个问题 开裂深度h0可近似按挡土墙后为粘性填土时 在墙顶产生的拉裂缝深度为 8 4土坡稳定性分析中几个问题 8 4土坡稳定性分析中几个问题 按有效应力法分析土坡稳定性 1瑞典条分法 2毕肖普条分法 对土坡采用饱和粘性土填筑 由于填土或加荷速度较快 土中孔隙水来不及排除 将产生超孔隙水压力 使土的有效应力减小 增加土坡滑动的危险 此时 土坡稳定分析应考虑孔隙水压力的影响 采用有效应力法计