土质边坡稳定分析原理方法学习教案

1、土质边坡稳定土质边坡稳定(wndng)分析原理方法分析原理方法第一页，共67页。第1页/共67页第二页，共67页。Bishop法第2页/共67页第三页，共67页。Morgenstern-Price法第3页/共67页第四页，共67页。传递系数法第4页/共67页第五页，共67页。Sarma法第5页/共67页第六页，共67页。第6页/共67页第七页，共67页。能量法第7页/共67页第八页，共67页。楔体稳定分析法第8页/共67页第九页，共67页。面面 工程师团法工程师团法, Lowe-Karafiath,简化简化Janbu法法, 传递系数法传递系数法第9页/共67页第十页，共67页。FcceFeta

2、ntanenectan边坡稳定极限平衡法（垂直条分法边坡稳定极限平衡法（垂直条分法) )第10页/共67页第十一页，共67页。第11页/共67页第十二页，共67页。Conditions of Physical AdmissibilityFXzycEFavavv)(tanzyzyAtc0第12页/共67页第十三页，共67页。0)cos(cossinGQTN0)sin()(sincosGxqWTN)()sin()cos(xpGdxddxdGee)cos(cossecsinsec)sin()()(eeeeuedxdWcdxdWrqdxdWxpForce Equilibrium Analysis第13

3、页/共67页第十四页，共67页。Moment Equilibrium Analysis0sin)21(cos21)()(cos()(tttthdxdWxGyyyGyyyyyGGtthdxdWGydxdGdxdyG)cos()cos(sin第14页/共67页第十五页，共67页。baxsxp0)()(baeMdxxtxsxp0)()()()()(tanxfxfoxaeedddxs)tan(exp)sec()(xaaeddddxt)tan(exp)tancos(sin)(Solutions to the Force and Moment Equilibrium EquationsChen &

4、 Morgenstern, 1983第15页/共67页第十六页，共67页。nnnnnnnniiiMFGFMGGMMGFFF1nnnnnnnniiiMFGFMGFGMFMG1badxxsxpFG)()(),(badxxtxsxpFM)()()(),(Iteration by the Newton-Raphson Method第16页/共67页第十七页，共67页。0d/dxbaexxp 0d)sec()(baexyxxp 0d)cossin)(sec()(tan基本(jbn)假定力平衡力平衡(pnghng)力矩力矩(l j)平衡平衡第17页/共67页第十八页，共67页。迭代步迭代步GnMnF 1-

5、.570101E+03.341694E+06.122454E+01.293377E+002.549303E+02-.212623E+05.119380E+01.252562E+003-.161491E+01.751152E+02.119598E+01.254412E+004-.193615E-01.103906E+01.119594E+01.254435E+00 浸润线 Example: The Clay Deposit of the Zipingpu Reservoir第18页/共67页第十九页，共67页。NndNnuQRWxcQrWF11sinsectansin)sec(cosNndNnu

6、QRWFxcrWF11sin)/tantan1 (/sectan)1 (Sweden MethodBishops simplified method圆弧滑裂面的简化圆弧滑裂面的简化(jinhu)方法方法第19页/共67页第二十页，共67页。a2)()cos(cossecsinsec)sin()()cos()sec(eeeeeReRLeLQxc xuVWGGbaxsxp0)()(Corps of Engineers MethodLowe & Karafiath MethodSolutions任意形状滑裂面的简化任意形状滑裂面的简化(jinhu)方法方法第20页/共67页第二十一页，共67

7、页。11,tan)sincos( )cossin(iieeiiiiiiieiiiiiiGQLuWLcQWG)sin(tan)cos(111,iieiiiie )cossin(tan)sincos(11nijjiiiinininijjiiiiiiiiQWLcQLuWF11tan)sincos( )cossin(iiiiiiiiiiiiiiiGQLuWLcQWFG传递(chund)系数法隐式隐式显式显式第21页/共67页第二十二页，共67页。第22页/共67页第二十三页，共67页。近代土力学的回答是可以把土骨架作为分析对象(duxing)，也可以把包括水在内的浸水土体作为研究对象(duxing)。

8、许多学者（Taylor，1948；中濑敏男，1972）第23页/共67页第二十四页，共67页。把浸水(jn shu)土体当作研究对象0UGWWba第24页/共67页第二十五页，共67页。D把土骨架当作(dn zu)研究对象0GDWWabwbWWWb第25页/共67页第二十六页，共67页。D计算(j sun)渗透力的公式VvddDgradwdhuwVwwVvv dgrad dWUdD第26页/共67页第二十七页，共67页。D计算(j sun)渗透力的公式VwwVvv dgrad dWUdD0GDWWabwbWWWb0UGWWba第27页/共67页第二十八页，共67页。1 ) bhb浮力； 2 )

9、 Jbhw渗透力将土骨架作为研究将土骨架作为研究(ynji)对象对象sin)(tancosbhbcbhFbwb第28页/共67页第二十九页，共67页。将水、土混合体作为研究将水、土混合体作为研究(ynji)(ynji)对象对象1) 土条自重 bhWbw)(； 2) 条间作用力 E 应平行于边坡，并有E = 0，X = 0。 sintanWbcNFcoscosbhUWNb第29页/共67页第三十页，共67页。第30页/共67页第三十一页，共67页。第31页/共67页第三十二页，共67页。第32页/共67页第三十三页，共67页。坡外有水时的处理坡外有水时的处理(chl)第33页/共67页第三十四页

10、，共67页。坡外有水时的处理坡外有水时的处理(chl)第34页/共67页第三十五页，共67页。第35页/共67页第三十六页，共67页。稳定渗流条件下孔隙水压力的简化处理上、下游(xiyu)水位的处理第36页/共67页第三十七页，共67页。第37页/共67页第三十八页，共67页。)245tan(2cht关于关于(guny)拉力缝的处理拉力缝的处理第38页/共67页第三十九页，共67页。关于极限平衡关于极限平衡(pnghng)方法的适用范方法的适用范围的讨论围的讨论第39页/共67页第四十页，共67页。第40页/共67页第四十一页，共67页。第41页/共67页第四十二页，共67页。第42页/共67

11、页第四十三页，共67页。第43页/共67页第四十四页，共67页。金河金河(jn h)土堤的稳定分析土堤的稳定分析 第44页/共67页第四十五页，共67页。C a s e M e t h o d S w e d e n B i s h o p L o w e 1 使使用用实实际际重重, 实实际际孔孔压压 - 0 . 1 4 9 1 . 0 2 4 1 . 0 0 3 2 使使用用浮浮重重, 超超孔孔压压, 考考虑虑了了负负面面积积 0 . 5 8 3 1 . 0 2 1 0 . 9 2 2 3 使使用用浮浮重重, 超超孔孔压压, 未未考考虑虑负负面面积积 0 . 5 7 6 1 . 0 0 2

12、0 . 8 9 7 采用不同处理采用不同处理(chl)方案的安全系数方案的安全系数第45页/共67页第四十六页，共67页。 63.2 70.9 81.1 95.2 117.6说明简化方法说明简化方法(fngf)误差的一个算例误差的一个算例 第46页/共67页第四十七页，共67页。相应不同孔压系数相应不同孔压系数(xsh)和圆弧中心角的安全系数和圆弧中心角的安全系数(xsh)NOTE： Bishop 法法, Sweden法法, (a)ru=0.0; (b)ru=0.2; (c)ru=0.4; (d)ru=0.6;2.8360708090100110120中心角（度）安全系数1

13、.2.560708090100110120中心角（度）安全系数1.8260708090100110120中心角（度）安全系数1.360708090100110120中心角（度）安全系数(a)(b)(c)(d)第47页/共67页第四十八页，共67页。泰安抽水泰安抽水(chu shu)蓄能上池面板坝蓄能上池面板坝 F FS S=l.44,=l.44,F FB B =1.10, =1.10, Relative difference=24%Relative difference=24%。第48页/共67页第四十九页，共67页。葛孝椿，1999,

14、怀洪新河某堤段滑坡前的稳定分析(fnx)与滑坡后的验证, 岩土工程学报，21卷, 1期， 115-118第49页/共67页第五十页，共67页。编号KN/m3ckPa度119.1111.026.0213.032.670317.12272.84F0.01.0131.55*1.0275.01.07010.01.14715.01.23220.01.341第50页/共67页第五十一页，共67页。安全系数初始滑裂面临界滑裂面01.8021.53452.0211.605102.3211.687152.7061.78320-1.898Morgenstern-Price 法1.9671.638Lowe-Kara

15、fiath 法1.5491.546Comparisons of factors of safety -Xiaolangdi Dam第51页/共67页第五十二页，共67页。临界临界(ln ji)(ln ji)滑裂面：滑裂面： 1. 1. 毕肖普法，毕肖普法，F = 1.046F = 1.046； 2. 2. 瑞典法瑞典法, F = 0.786, F = 0.786花桥水库大坝加固花桥水库大坝加固(ji )下游坝坡稳定分析下游坝坡稳定分析第52页/共67页第五十三页，共67页。仅满足仅满足(mnz)静力平衡条件的简化法静力平衡条件的简化法对传递系数(xsh)法的讨论1. 当滑面较陡时土条侧向力倾角

16、不合理2. 滑裂面转折时土条侧向力倾角发生(fshng)突变第53页/共67页第五十四页，共67页。 63.2 70.9 81.1 95.2 117.6考察传递考察传递(chund)系数法误差的一个算例系数法误差的一个算例 第54页/共67页第五十五页，共67页。表表 8.1 比较传递系数法的计算精度比较传递系数法的计算精度 传递系数法显式 传递系数法隐式 ru 圆弧中心角 Fb Ft1 (Fb- Ft1)/ Fb Ft2 (Fb- Ft2)/ Fb 0 117.600 3.020 4.421 -46.4% 3.025 -0.2% 95.200 2.614 3.199 -22.4% 2.620

17、 -0.2% 81.100 2.451 2.800 -14.2% 2.456 -0.2% 70.900 2.371 2.613 -10.2% 2.375 -0.2% 63.200 2.332 2.514 -7.8% 2.335 -0.1% 0.2 117.600 2.444 3.483 -42.5% 2.442 0.1% 95.200 2.121 2.552 -20.3% 2.127 -0.3% 81.100 1.994 2.252 -12.9% 2.001 -0.4% 70.900 1.936 2.115 -9.2% 1.942 -0.3% 63.200 1.910 2.045 -7.1%

18、1.915 -0.3% 0.4 117.600 1.876 2.546 -35.7% 1.872 0.2% 95.200 1.634 1.905 -16.6% 1.643 -0.6% 81.100 1.542 1.703 -10.4% 1.552 -0.6% 70.900 1.504 1.616 -7.4% 1.513 -0.6% 63.200 1.490 1.576 -5.8% 1.498 -0.5% 0.6 117.600 1.325 1.608 -21.4% 1.327 -0.2% 95.200 1.157 1.258 -8.7% 1.176 -1.6% 81.100 1.098 1.1

19、55 -5.2% 1.118 -1.8% 70.900 1.078 1.118 -3.7% 1.095 -1.6% 63.200 1.076 1.107 -2.9% 1.091 -1.4% 注：Fb , Ft1和 Ft2分别为使用毕肖普法，传递系数法显式和隐式的安全系数。 第55页/共67页第五十六页，共67页。()F00.869101.188201.674302.520Morgenstern1.470简化法 11.490传递系数法2.038不同方法(fngf)计算小浪底左岸出口边坡 第56页/共67页第五十七页，共67页。c() 0 10 20 30 Spencer法 Sarma法 传递系数法 显式 传递系数法 隐式 F 0.869 1.188 1.674 2.520 1.470 1.691 -5.142 7.458 文件 n-xld.dat n-xld.em