土力学第七章

第七章边坡稳定分析河海大学岩土工程研究所ResearchInstituteofGeotechnicalEngineering,HohaiUniversity7－1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。7－1概述天然边坡江、河、湖、海岸坡7－1概述天然边坡贵州洪家渡山、岭、丘、岗、天然坡7－1概述人工边坡¤挖方：沟、渠、坑、池露天矿7－1概述人工边坡¤填方：堤、坝、路基、堆料小浪底土石坝7－1概述天生桥一级面板堆石坝什么是滑坡?7－1概述边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。土坡滑坡前征兆：坡顶下沉并出现裂缝，坡脚隆起。7－1概述7－1概述紫坪铺水库2号泄洪洞出口滑坡7－1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。7－2无粘性土的土坡稳定一、一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7－2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7－3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：7－3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。7－3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。7－3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7－3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。n-1n3i21biWiZiEiZi+1Ei+1XiXi+1bi未知量分析：7－3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。7－3粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法7－4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：Wi=ribihi；2、底面反力：Ni和Ti：hi7－4瑞典条分法一、基本假定和基本公式底面法向静力平衡:hi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:7－4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7－4瑞典条分法成层土坡顶有超载时7－4瑞典条分法7－4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：7－4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。7－4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：7－4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

bii变化圆心O和半径RFs最小ENDAORCaibBn

i

3217-5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miEND计算YESNo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Ni<0，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WihtiEihti+1Ei+1XiXi+1bi假定条块间水平作用力的位置假定条间力的作用点在土条底面以上1/3高度处。（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：WihtiEihti+1Ei+1XiXi+1bi7-6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

，XiEND计算YESNo7-6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、不平衡推力法（二）计算公式7－7讨论一、填方与挖方土坡底稳定性分析填方7－7讨论一、填方与挖方土坡底稳定性分析挖方几种分析计算方法的总结方法整体圆弧滑动瑞典法毕肖普法杨布法不平衡推力传递法滑动面形状圆弧圆弧圆弧任意任意假设刚性滑动体滑动面上极限平衡忽略条间力

考虑条间力（简化毕肖普法Xi=0）条间力作用点已知条间力作用方向已知适用条件饱和软粘土不排水u＝0一般均质土

一般均质土

任意土任意土精度Fs偏小10%～20％误差2％～7％比较难确定平衡条件整体力矩

╳各条垂直力

╳各条水平力

╳╳7－7讨论二、强度指标的选用“S-Q”强度包线其实就是有效应力强度包线CD与不固结不排水剪总应力强度包线UU的组合，而“S-R”强度包线则是有是有效应力强度包线CD与固结不排水剪总应力强度包线CU的组合。对于考虑地基堆载受压固结或坝体施工期孔隙应力消散对强度增长的影响时，要考虑不同时期的固结度，对采用不同的计算公式应采用相应的强度指标7－7讨论三、容许安全系数理论上讲，处于极限平衡状态时土坡的稳定安全系数等于1。在实际工程中，有些土坡的安全系数虽大于1，还是发生了滑动，而有些土坡的安全系数小于1，却是稳定的。产生这些情况的主要原因，是因为影响安全系数的因素很多，如抗剪强度指标的选用，计算方法和计算条件的选择等。目前对于