土力学 第七章 土坡稳定性分析

1、7.1 概述7.2 无粘性土坡的稳定分析7.3 粘性土坡的稳定分析第7章 土坡稳定性分析7.1 概述概述土土 坡坡 类类 型型 天然土坡 人工土坡 坡肩坡顶坡底坡趾坡角坡高坡面土坡形态要素土坡形态要素土坡滑动（滑坡）：土坡滑动（滑坡）：斜坡中一部分土体相对于斜坡中一部分土体相对于另一部分土体滑动的现象。另一部分土体滑动的现象。产生滑动的原因：产生滑动的原因： （1 1）土中剪应力增加）土中剪应力增加 （2 2）土中抗剪强度降低）土中抗剪强度降低 （3 3）静水压力的作用）静水压力的作用7.2 无粘性土坡的稳定分析无粘性土坡的稳定分析定义：粗粒土所堆筑的土坡称为定义：粗粒土所堆筑的土坡称为无粘性

2、土坡无粘性土坡 均质干坡和水下坡均质干坡和水下坡 有渗透水流的均质土坡有渗透水流的均质土坡两种情况两种情况7.2.1 均质干坡和水下坡 当 =时，FS=1，土体处于极限平衡状态，坡角为天然休止角。当时， FS1，土坡稳定。为了使土坡具有足够的安全储备，一般取Fs1.251.30。砂堆tgtgsinWtgcosWTRFs滑动力抗滑力稳定安全系数WTNR7.2.2有渗透水流的均质土坡tgtgFssat,时当VW 重力WJNTViJw 渗流力tgiRw )sin(cos 抗滑力)cos(sin iTw滑动力)cos(sin)sin(cos itgiTRFsww稳定安全系数7.3 粘性土坡的稳定分析粘

3、性土坡的稳定分析一般而言，粘性土坡由于剪切而破坏的滑动面大多数为一曲面为了简化计算，常假定滑动面为圆弧面，用圆弧滑动法（极限平衡法的一种）分析粘性土坡的稳定性三种圆弧滑动面：三种圆弧滑动面： 1 1）坡脚圆）坡脚圆：圆弧滑动面通过坡脚圆弧滑动面通过坡脚B点（见图点（见图a a） 2 2）坡面圆）坡面圆：圆弧滑动面通过坡面上圆弧滑动面通过坡面上E点（见图点（见图b b） 3 3）中点圆）中点圆：圆弧滑动面通过坡圆弧滑动面通过坡脚脚以外的以外的A点（见图点（见图c c），且圆心位于坡面中点），且圆心位于坡面中点的垂直线的垂直线 粘土土坡滑动面粘土土坡滑动面 （a a）坡脚圆）坡脚圆 （b b）坡面

4、圆）坡面圆 （c c）中点圆）中点圆7.3.1均质粘性土坡滑动面的形式均质粘性土坡滑动面的形式7.3.2 粘性土坡整体圆弧滑动（瑞典圆弧法）dWMs滑动力矩：LtgNRCAcMR抗滑力矩：RCAcMR时，当0的情况。0适用于dWRCAcMM滑动动力抗滑力矩F稳定安全系数：sRSdOCAWTf整体圆弧滑动受力示意图整体圆弧滑动受力示意图7.3.3 粘性土坡稳定分析条分法粘性土坡稳定分析条分法 由于整体分析法对于由于整体分析法对于非均质的土坡非均质的土坡或比较或比较复杂的土坡复杂的土坡（如土坡形状比较复杂、或土坡上（如土坡形状比较复杂、或土坡上有荷载作用、或土坡中有水渗流时等）均不适有荷载作用、或

5、土坡中有水渗流时等）均不适用，用，费伦纽斯费伦纽斯(W.Fellenius.1927) (W.Fellenius.1927) 等提出了粘等提出了粘性土土坡稳定分析的性土土坡稳定分析的条分法。条分法。 条分法是将滑动土体竖直分成若干土条，把土条当成刚体，分别求作用于各土条上的力对圆心的滑动力矩和抗滑力矩，然后按下式求土坡的稳定安全系数：sRSMMF滑动力矩抗滑力矩7.3.4 条分法的基本原理条分法过程条分法过程abcdiiOCRABH对于外形复杂、对于外形复杂、 00的粘性的粘性土土坡，土体分层情况时，土土坡，土体分层情况时，要确定滑动土体的重量及其要确定滑动土体的重量及其重心位置比较困难，而且

6、抗重心位置比较困难，而且抗剪强度的分布不同，一般采剪强度的分布不同，一般采用条分法分析用条分法分析 各土条对滑弧各土条对滑弧圆心的抗滑力圆心的抗滑力矩和滑动力矩矩和滑动力矩 滑动土体滑动土体分为若干分为若干垂直土条垂直土条土坡稳定土坡稳定安全系数安全系数 条分法分析步骤条分法分析步骤I IabcdiiOCRABH1.1.按比例绘出土坡剖面按比例绘出土坡剖面 2.2.任选一圆心任选一圆心O O，确定，确定滑动面，将滑动面以上滑动面，将滑动面以上土体分成几个等宽或不土体分成几个等宽或不等宽土条等宽土条 3.3.每个土条的受力分析每个土条的受力分析 cdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTiWi静

7、力平衡静力平衡假设两组合力假设两组合力( (P Pi i，X Xi i) ) ( (P Pi i1 1，X Xi i1 1) )iiiWNcosiiiWTsiniiiiiiWllNcos1iiiiiiWllTsin1条分法分析步骤条分法分析步骤4.4.滑动面的总滑动力矩滑动面的总滑动力矩 iiiWRTRTRsin5.5.滑动面的总抗滑力矩滑动面的总抗滑力矩 )tancos(taniiiiiiiiiifilcWRlcRlRRT6.6.确定安全系数确定安全系数 iiiiiiisWlctgWTRRTFsincosabcdiiOCRABHcdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTi条分法是一种试算法，

8、应选取条分法是一种试算法，应选取不同圆心位置和不同半径进行不同圆心位置和不同半径进行计算，求最小的安全系数计算，求最小的安全系数 7.3.5 最危险滑裂面的确定方法最危险滑裂面的确定方法B1OARH2各各 种种 坡坡 角角 的的 1 1 和和 2 2 值值 坡坡 角角 坡坡 度度1 1 : : m m 1 1 2 2 6 6 0 0 1 1 : : 0 0 . . 5 5 8 8 2 2 9 9 4 4 0 0 4 4 5 5 1 1 : : 1 1 . . 0 0 2 2 8 8 3 3 7 7 3 3 3 3 4 4 1 1 1 1 : : 1 1 . . 5 5 2 2 6 6 3 3 5 5 2 2 6 6 3 3 4 4 1 1 : : 2 2 . . 0 0 2 2 5 5 3 3 5 5 1 1 8 8 2 2 6 6 1 1 : : 3 3 . . 0 0 2 2 6 6 3 3 5 5 1 1 4 4 0 0 2 2 1 1 : : 4 4 . . 0 0 2 2 5 5 3 3 6 6 1 1 1