土力学第七章1.ppt

1、第七章 边坡稳定分析,河海大学 岩土工程研究所 Research Institute of Geotechnical Engineering, Hohai University,71 概述,边坡：具有倾斜坡面的岩土体。 土坡：具有倾斜坡面的土体。,边坡种类：天然边坡、人工边坡。,71 概述,天然边坡,江、河、湖、海岸坡,71 概述,天然边坡,贵州洪家渡,山、岭、丘、岗、天然坡,71 概述,人工边坡, 挖方：沟、渠、坑、池,露天矿,71 概述,人工边坡, 填方：堤、坝、路基、堆料,小浪底土石坝,71 概述,天生桥一级面板堆石坝,什么是滑坡?,71 概述,边坡丧失其原有稳定性，一部分土体相对与另一

2、部分土体滑动的现象称滑坡。,土坡滑坡前征兆：坡顶下沉并出现裂缝，坡脚隆起。,71 概述,71 概述,紫坪铺水库2号泄洪洞出口滑坡,71 概述,云南徐村水电站溢洪道土坡滑坡,7-1 概述,为什么会发生滑坡?,根本原因: 边坡中土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度。,具体原因：,（1）滑面上的剪应力增加,（2）滑面上的抗剪强度减小,7-1 概述,假定：平面应变问题,均质粘性土：光滑曲面 （圆柱面/圆弧）,非均质的多层土或含软弱夹层的土坡: 复合滑动面,滑动面的形状,无粘性土:平面,7-1 概述,滑动面的位置,最危险滑动面及土坡稳定安全系数的大小都是试算找出。,72 无粘性土的土坡稳定,一、一

3、般情况下的无粘性土土坡稳定,下滑力,单元体下土体提供的支撑力,单元体下土体提供的抗滑力,单元体对其下土体的压力,单元体下土体可提供的最大抗滑力,72 无粘性土的土坡稳定,二、有渗流情况下的无粘性土土坡稳定,下滑力,单元体下土体提供的支撑力,单元体下土体提供的抗滑力,单元体对其下土体的压力,单元体下土体可提供的最大抗滑力,顺坡出流,73 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法,一、整体圆弧滑动稳定分析,稳定安全系数：滑动面上平均抗剪强度与平均剪应力 之比。即,对均质粘性土土坡，稳定安全系数也可定义为：滑动面上最大抗滑力矩与滑动力矩之比。即,对o点力矩平衡：,安全系数：,对饱和粘土，在不排水条件下：,73

4、 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法,一、整体圆弧滑动稳定分析,安全系数：,粘性土坡，竖向裂缝，滑弧变短。,73 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法,一、整体圆弧滑动稳定分析,最危险滑弧的寻找,1、确定可能的圆心范围；,2、对每个圆心，选择不同滑弧半径，计算各滑弧安全系数；,3、比较所有安全系数，选最小值。,73 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法,一、整体圆弧滑动稳定分析,73 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法,二、条分法及其受力分析,极限平衡分析的条分法：土体为不变形刚体，滑面为连续面。,未知量分析：,73 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法,二、条分法及其受力分析,三、常用条分法的简化假设,瑞典条分法：假

5、设滑动面为圆弧面，不考虑条间力，即Ei=Xi=0，减少3n-3个未知数。,简化毕肖普条分法：假设滑动面为圆弧面，不考虑切向条间力，即Xi=0，减少n-1个未知数。,杨布条分法：假设滑动面为任意面，条间法向作用力的作用点在滑面以上1/3土条高度处，减少n-1个未知数。,其他条分法：假设滑动面为任意面，法向条间力和切向条间力之间为某种函数关系，减少n-1个未知数。如不平衡推力法、摩根斯袒普赖斯法等。,73 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法,74 瑞典条分法,一、基本假定和基本公式,基本假定：滑动面为连续的圆弧面，滑动体和滑动面以下土体为不变形的刚体，不考虑条间力。,第i土条上的力和未知数： 1、重力

6、：Wi=ribihi； 2、底面反力：Ni和Ti：,74 瑞典条分法,一、基本假定和基本公式,底面法向静力平衡:,底面切向静力平衡:,能提供的最大抗滑力:,安全系数的定义:,所有作用力对滑弧圆心取力矩平衡:,74 瑞典条分法,一、基本假定和基本公式,二、成层土和坡顶有超载时,74 瑞典条分法,成层土,坡顶有超载时,74 瑞典条分法,74 瑞典条分法,三、有地下水和稳定渗流时,土坡部分浸水： 土条底面孔隙水应力已知时，可用有效应力法进行计算：,1、流网法,土坡中有稳定渗流：,74 瑞典条分法,三、有地下水和稳定渗流时,2、代替法,土坡中有稳定渗流：,代替法：用浸润线以下，坡外水位以上所包围的同体

7、积的水重对滑动圆心的力矩来代替渗流力对圆心的滑动力矩的方法。,74 瑞典条分法,三、有地下水和稳定渗流时,2、代替法,土坡中有稳定渗流：,74 瑞典条分法,三、有地下水和稳定渗流时,条分法计算步骤,圆心O，半径R,分条,编号,列表计算 Wi bi i,变化圆心O和半径R,Fs最小,END,7-5 毕肖普法,有效应力分析,作用力有：土条自重；作用于土条底面的切向抗剪力、有效法向反力、孔隙水压力；在土条两侧分别作用有法向力和及切向力。,7-5 毕肖普法,有效应力分析,7-5 毕肖普法,有效应力分析,7-5 毕肖普法,总应力分析,毕肖普法计算步骤,圆心O，半径R,设 Fs=1.0,计算 mi,END

8、,计算,分条并计算Wi、bi、i,注意事项：,7-5 毕肖普法,(1) 对于为i负值的那些土条，要注意会不会使mi趋近于零。如果是这样，简化毕肖普条分法就不能使用，因为此时，Ni会趋于无限大，这显然是不合理的。当任一土条的mi小于或等于0.2时，计算就会产生较大的误差，此时最好采用别的方法。,(2)当坡顶土条的很大 i时，会使该土条出现Ni0，此时可取它的Ni=0计算.,7-6 非圆弧滑动面土坡稳定分析,一、杨布普遍条分法,（一）基本假设和受力分析,（二）计算公式,竖直方向：,水平方向：,力矩平衡：,边界条件：,安全系数定义和破坏准则：,7-6 非圆弧滑动面土坡稳定分析,一、杨布普遍条分法,杨布法计算步骤,假设Xi=0，同毕肖普法计算Fs,计算Ei ，Ei,计算Xi ， Xi,END,计算,7-6非圆弧滑动面土坡稳定分析,二、不平衡推力法,（一）基本假设和受力分析,假设条间力的合力与上一土条底面平行。,7-6 非圆弧滑动面土坡稳定分析,二、不平衡推力法,（二）计算公式,土条底面法向力的平衡：,土条底面切向力的平衡：,安全系数定义及摩尔库仑破坏准则：,7-6 非圆弧滑动面土坡稳定分析,二、不平衡推力