zA坡稳定分析

1、第七章第七章 土坡稳定分析土坡稳定分析7 71 1 概述概述土坡：土坡：具有具有倾斜坡面的土体。倾斜坡面的土体。边坡：边坡：具有具有倾斜坡面的岩土体。倾斜坡面的岩土体。土坡种类：天然土坡、人工土坡。土坡种类：天然土坡、人工土坡。滑坡滑坡?土坡丧失其原有稳定性，一部分土体相对与另一部分土坡丧失其原有稳定性，一部分土体相对与另一部分土体滑动的现象称滑坡土体滑动的现象称滑坡滑坡前征兆：坡顶下沉，坡脚隆起。7 71 1 概述概述7 71 1 概述概述滑坡原因滑坡原因?滑坡的根本原因滑坡的根本原因: 边坡中土体内部某个面上的剪应力达到边坡中土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度。了它的抗剪强度。滑坡

2、的具体原因：滑坡的具体原因： （1）滑面上的剪应力增加：如填土作用使边坡的坡高增）滑面上的剪应力增加：如填土作用使边坡的坡高增加、渗流作用使下滑力产生渗透力、降雨使土体饱和，容重加、渗流作用使下滑力产生渗透力、降雨使土体饱和，容重增加、地震作用等；增加、地震作用等； （2）滑面上的抗剪强度减小：如浸水作用使土体软化、）滑面上的抗剪强度减小：如浸水作用使土体软化、含水量减小使土体干裂，抗滑面面积减小、地下水位上升使含水量减小使土体干裂，抗滑面面积减小、地下水位上升使有效应力减小等。有效应力减小等。7 71 1 概述概述假定：平面应变问题假定：平面应变问题无粘性土无粘性土: 平面平面均质粘性土均质

3、粘性土: 光滑曲面，圆弧光滑曲面，圆弧非非均质粘性土均质粘性土: 复合滑动面复合滑动面.滑动面形状：滑动面形状：7 71 1 概述概述 rupture plane slope in cohesionless soil 最危险滑动面及土坡稳定安全系数的大小都是试算找出。7 72 2 无粘性土的土坡稳定无粘性土的土坡稳定一一.一般情况下的无粘性土土坡稳定一般情况下的无粘性土土坡稳定sinwt tgwntgtfcostgtgwtgwttffssincos1:1:ssff7 72 2 无粘性土的土坡稳定无粘性土的土坡稳定一一.一般情况下的无粘性土土坡稳定一般情况下的无粘性土土坡稳定下滑力下滑力二二.有

4、渗流情况下的无粘性土土坡稳定有渗流情况下的无粘性土土坡稳定jwjtsin抗滑力抗滑力tgwntgtfcostgtgtgjwtgwjttfsatwfssinsincossincossini顺坡出流顺坡出流sinwwij7 72 2 无粘性土的土坡稳定无粘性土的土坡稳定粘性土颗粒之间存在粘结力，导致土坡整块下滑趋势粘性土颗粒之间存在粘结力，导致土坡整块下滑趋势7 73 3 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法一一.整体圆弧滑动稳定分析整体圆弧滑动稳定分析稳定安全系数定义为：滑动面上平均抗剪强度与平均剪稳定安全系数定义为：滑动面上平均抗剪强度与平均剪应力之比应力之比fsf 对

5、均质土坡、圆弧滑动面：对均质土坡、圆弧滑动面：稳定安全系数也可定义为：滑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动面上最大抗滑力矩与滑动力矩之比；矩之比；wdrflsf对对o点力矩平衡：点力矩平衡：安全系数：安全系数：wdrlffs7 73 3 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法一一.整体圆弧滑动稳定分析整体圆弧滑动稳定分析7 73 3 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法一一.整体圆弧滑动稳定分析整体圆弧滑动稳定分析tgcf根据莫尔库伦破坏准则：根据莫尔库伦破坏准则：安全系数：安全系数：wdrlcfus对饱和粘土，在不排水条件下：

6、对饱和粘土，在不排水条件下：u0ufcu0分析法分析法7 73 3 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法一一.整体圆弧滑动稳定分析整体圆弧滑动稳定分析粘性土坡，竖向裂缝：粘性土坡，竖向裂缝：安全系数：安全系数：wdrcaffsuackcz220因为因为u= 0 ，ka=1滑弧变短滑弧变短7 73 3 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法二二.最危险滑弧的寻找最危险滑弧的寻找手工计算，工作量大；手工计算，工作量大；计算机计算，程序容易实现计算机计算，程序容易实现1、确定可能的圆心范围：、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

7、弧安、对每个圆心，选择不同滑弧半径，计算各滑弧安全系数；全系数；3、比较所有安全系数，选最小值；、比较所有安全系数，选最小值；对对0 滑面上各点的强度不同；滑面上各点的强度不同；前面的公式就不能进行计算：条分法。前面的公式就不能进行计算：条分法。7 73 3 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法二二.最危险滑弧的寻找最危险滑弧的寻找7 73 3 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法三三.条分法及其受力分析条分法及其受力分析极限平衡分析的条分法：土体为不变形刚体极限平衡分析的条分法：土体为不变形刚体滑动体内土条滑动体内土条n，第第i土条上的力和未知

8、数：土条上的力和未知数：1、重力：、重力：wi=ribihi；都为已知量；都为已知量；2、底面反力：、底面反力：ni和和ti;3、比较所有安全系数，选最小值；、比较所有安全系数，选最小值；7 74 4 瑞典条分法瑞典条分法一、基本假定和基本公式一、基本假定和基本公式不考虑条间力：不考虑条间力：滑动体内土条滑动体内土条n，第第i土条上的力和未知数：土条上的力和未知数：1、重力：、重力：wi=ribihi；都为已知量；都为已知量；2、底面反力：、底面反力：ni和和ti：siiiiisfiiftgnl clftrlfrwisfiiisinrtrwiiisiniiiiiiiswwlcfsin)tanc

9、os(底面法向静力平衡底面法向静力平衡:iiiwncos7 74 4 瑞典条分法瑞典条分法一、基本假定和基本公式一、基本假定和基本公式iiiiiiiswwlcfsin)tancos(iiiiiiiiiswbuwlcfsintancos)(土条底面孔隙水应力已知时，可用土条底面孔隙水应力已知时，可用有效应力法进行计算：有效应力法进行计算：费伦纽斯近似确定最危险滑动面圆心位置的方法 7 74 4 瑞典条分法瑞典条分法土坡坡度土坡坡度坡角坡角i角角a角角b1:1.04528371:1.5334126351:2.0263425351:3.0182625351:4.0140325367 74 4 瑞典条

10、分法瑞典条分法二、成层土和坡顶有超载时二、成层土和坡顶有超载时)(2211mimiiiiiiihhhbw imimiiiiiimimiiiiiiiishhhbtghhhblcfsincos)(221122117 74 4 瑞典条分法瑞典条分法1. 成层土成层土2.坡顶有超载时坡顶有超载时iiiiiiiiisqbwtgqbwlcfsin)(cos)(7 74 4 瑞典条分法瑞典条分法7 74 4 瑞典条分法瑞典条分法7 74 4 瑞典条分法瑞典条分法三、有地下水和稳定渗流时三、有地下水和稳定渗流时iiiiiiiiiiiiiiishhbhhblcfsin)(tancos)(21212.土坡部分浸水

11、：土坡部分浸水：土条底面孔隙水应力已知时，可用土条底面孔隙水应力已知时，可用有效应力法进行计算：有效应力法进行计算：iiiiiiiiiswbuwlcfsintancos)(1.基本公式基本公式：7 75 5 毕肖普法毕肖普法一一.有效应力分析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和反力、孔隙水压力；在土条两侧分别作用有法向力和及切向力和切向抗剪力切向抗剪力)(1iiiisitgnlcft取土条竖直方向力的平衡取土条竖直方向力的平衡0cossiniiiiii

12、iiluntxw整个滑动土体对圆心求力矩平衡：此时相邻土条之间侧壁作用力的力矩将互整个滑动土体对圆心求力矩平衡：此时相邻土条之间侧壁作用力的力矩将互相低消，而各土条滑面上的法向力的作用线通过圆心相低消，而各土条滑面上的法向力的作用线通过圆心7 75 5 毕肖普法毕肖普法)sin1(1iiisiiiiiilcfbuxwmnisiiiftgmsincos0sinrtrwrtxwiiiiiiiiiiiiiiiiswtgxbuwbcmfsin10ix假定：计算时（计算时（1）假定等于）假定等于fs=1, 计算计算moi; (2) 计算计算fs；（；（3）据据计算得的计算得的fs计算计算moi; （4）

13、重复重复(2)-(3)iiiiiiiiiswtgbuwbcmfsin1注意事项: 7 75 5 毕肖普法毕肖普法(1) 对于为对于为 i负值的那些土条，要注意会不会使负值的那些土条，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，会趋于无限大，这显然是不能使用，因为此时，会趋于无限大，这显然是不合理的。当任一土条的合理的。当任一土条的mi小于或等于小于或等于0.2时，计算时，计算就会产生较大的误差，此时最好采用别的方法。就会产生较大的误差，此时最好采用别的方法。(2)当坡顶土条的很大当坡顶土条的很大 i时，会使该土条出现时

14、，会使该土条出现ni0，此时可取它的此时可取它的ni=0计算计算.二二.总应力分析总应力分析 7 75 5 毕肖普法毕肖普法iiiiiiiswtgwbcmfsin)(17 76 6 工程中的土坡稳定计算工程中的土坡稳定计算一一.渗流对土坡稳定的影响渗流对土坡稳定的影响iiiiiiiiiiiiiiishhbtghhblcfsin)(cos)(21217 76 6 工程中的土坡稳定计算工程中的土坡稳定计算一一.渗流对土坡稳定的影响渗流对土坡稳定的影响iiwiaijiiiwiidaidj7 76 6 工程中的土坡稳定计算工程中的土坡稳定计算一一.渗流对土坡稳定的影响渗流对土坡稳定的影响iiiwiiiiiiiiiiiiiiiiiiisbhbhhhtghhhblcfsinsincos)(2321321iiiiisatiiiiiiiiiiiiisbhhhtgbhhhlcfsinco