第章 边坡稳定

第六章 土坡稳定分析一.土坡：具有倾斜面的土体1．天然土坡江、河、湖、海岸坡一.土坡：具有倾斜面的土体1．天然土坡贵州洪家渡山、岭、丘、岗、天然坡一、土坡：具有倾斜面的土体2．人工土坡¤挖方：沟、渠、坑、池露天矿一、土坡：具有倾斜面的土体2．人工土坡¤填方：堤、坝、路基、堆料小浪底堆石坝二.滑坡一部分土体在外因作用下，相对于另一部分土体滑动二.滑坡1．滑坡的危害： 滑坡是重大自然灾害：土、岩 我国是滑坡灾害频发国家二.滑坡2．造成滑坡的原因：

蓄水、使岩土软化，坝背水坡浸润线存在渗透力1）振动：地震、爆破2）土中水位升、降3）水流冲刷：使坡脚变陡4）冻融：冻胀力及融化含水量升高5）人工开挖：基坑、船闸、坝肩、隧洞出入口二.滑坡滑坡的形式平动崩塌转动流滑江西省江江新洲洲洲头北侧侧蹋岸漫湾滑坡坡1989年1月月8日坡高103m地质：流流纹岩中中有强风风化的密密集节理理，还包包括一个个小型不不连续面面。事故：电电站厂房房比计划划推迟一一年，修修复时安安装了大大量预应应力锚索索。坝体内浸浸润线太太高沟后面板堆石坝一.无无渗流流的无限限长土坡坡1）微单单元A自自重:W=V2）沿坡滑动力：3）对坡面压力：（由于无无限土坡坡两侧作作用力抵抵消）4）抗滑力：5）抗滑安全系数：WTNaA坡与水平平夹角为为砂土内摩摩擦角无渗流的的无限长长土坡讨论当=时，Fs=1.0，天然休止止角可见安全全系数与与土容重重无关思考题：在干坡坡及静水水下坡中中，如不变，Fs有什么变变化与所选的的微单元元大小无无关。即坡内任任一点或或平行于于坡的任任一滑裂裂面上安安全系数数Fs都相等二.有有沿坡渗渗流情况况1．沿坡坡渗流的的情况：：降雨水位骤降的土坝（堤）上游正常蓄水土坝下游二.有有沿坡坡渗流情情况(1)自自重：：取微单元元A，以以土骨架架为隔离离体，作作用力：：(2)渗渗透力力：（（方向：：平行于于土坡））(3)滑滑动力力：(4)抗抗滑力力：(5)抗抗滑安安全系数数：W’T’N’aAhl2．无限限长有沿沿坡渗流流的砂土土坡安全全系数二.有有沿坡渗渗流情况况与无渗流比较Fs减小近一倍

注：意味着原来稳定的坡，有沿坡渗流时可能破坏3.讨讨论思考题:

推导有垂直向内渗流时，砂土坡安全系数为多少？与所选V大小无关关，亦即即在这种种坡中各各点安全全系数相相同与容重有有关§7.3粘性性土坡的的稳定分分析由于存在在粘聚力力C，与与无粘性性土坡不不同其危险滑滑裂面位位置在土土坡深处处，对于于均匀土土坡，在在平面应应变条件件下，其其滑动面面可用一一圆弧（（圆柱面面）近似似。二、整体体圆弧法法（瑞典典圆弧法法）（一）分分析计算算方法1．假设设条件：：均质土二维圆弧滑动动面滑动土体体呈刚性性转动在滑动面面上处于于极限平平衡条件件二、整体体圆弧法法（瑞典典圆弧法法）（一）分分析计算算方法2.平平衡条条件（各力对对O的力力矩平衡衡）(1)滑动力矩：(3)安全系数：当=0（粘土不排水强度）时，注：（其中是未知函数）(2)抗抗滑滑力矩：：（二）讨讨论.当0时，n是l(x,y)的函数，无无法得到Fs的理论解.其中中圆心O及半径R是任意假设设的，还必必须计算若干组组（O,R））找到最小安安全系数———最可能滑动动面最危险滑裂裂面的经验验方法1）圆心12交点第一步步（过坡角角）2）围线上上述O变化化几个圆心心，然后根根据趋势找最低安全全系数中心心二、条分法法的基本原原理及分析析1．原理注:（无法求求理论解，，是一个个边值问题题，应通过过数值计算算解决。但但有限元法法往往无法法给出安全全系数，且且受本构模模型影响，，一个简化化解决方法法是将滑动动土体分成成条——条分法。实际是一一种离散化化计算方法法）整体圆弧法：n是l(x,y)的函数2.条分分法中的和和求解条件件第I条土的的作用力2．条分法法中的力和和求解条件件Wi是已知的作用在土条条体底部的的力与作用用点：NiTiti共3n个作用在边界界上的力及及作用点：：PiHihi共3(n-1)个（两端边界界是已知的的）假设总体安安全系数为为Fs（且每条Fs都相等）共1个未知数合计计=3n+3(n-1)+1=6n-2（1）共n条土的未未知量数目目(2)力力平衡条件件（求解条条件）各条：水平向静力力平衡条件件：2x=0共n个垂直向静力力平衡条件件：2y=0共n个力矩平衡条条件：2M0=0共n个在n个滑动面上上各条处于于极限平衡衡条件：共n个求解条件共共4n个（3）讨论论由于未知数数为6n-2个求解条件为为4n个二者相差(2n-2)因而出现了了不同的假假设条件，，对应不同同计算方法法整体圆弧法法：n=1,6n-2=4n简单(瑞典)条分法：：Pi=Hi=hi=0,ti=li/2共3（n-1）个其他方法：：大多是假设设力作用点位位置或忽略一些条条间力三.简简单条分法法（瑞典条条分法）1．基本原原理：忽略了所有有条间作用用力，即：：Pi=Hi=hi=03n-3ti=li/2n共计减去4n-3未知数未知数为2n+12.安全全系数计算算Ni方向静力平平衡（n个）求解方程（2n+1）个滑动面上极极限平衡（（n个）总体对圆心心的力矩平平衡滑动力力矩=抗滑滑力矩（1个）3.简简单条分法法计算步骤骤圆心O，半半径R（如如图）分条：b=R/10编号：过圆圆心垂线为为0#条中中线列表计算liWii变化圆心O和半径RFs最小END4.简单单条分法的的讨论*由于于忽略3条条间力，有有4n个平平衡条件。。实际用2n+1个个，有些平衡条条件不能满满足忽略了条间力，，所计算安全系系数Fs偏小，假设圆弧滑裂面，使使Fs偏大，最终终结果是Fs偏小，越大Fs越偏小假设圆弧滑裂面，与与实际滑裂面有差别一般情况下下，F2偏小10%左右工程程应用中偏偏于安全0#条水平平方向力不平衡1.原理理与特点假设滑裂面面为圆弧不忽略条间间作用力在每条的滑滑裂面上满满足极限平平衡条件每条上作用用力在y方向（竖直直）上静力力平衡总体对圆心心O为矩平衡DPi不出现注：（未考虑各各条水平向向作用力及及各条力矩矩平衡条件件，实际上上条件不够够：缺Hi，共(n-1)个条条件设Hi=0则条件件够了———简化Bishop法，忽略略条间切向向力）四、毕肖甫甫（Bishop））法求解条件平衡条件：：2n+1未知条件：：6n-21）由于竖竖向力平衡衡Pi(Pi)不出现现——（n-1）2）不计各各条力矩平平衡ti及hi—（2n-1）3)假假设Hi=0（不计计条间切向向力）——(n-1)2．安全系系数公式其中3.毕毕肖甫法计计算步骤圆心O，半半径R设Fs=1.0计算mqiYESFs最小END计算NoYESNo五.普遍遍条分法（（简布Janbu法）五.普遍遍条分法（（简布Janbu法）1．原理与特特点（3）6n-2个个未知数(1)任任意形式滑滑裂面，不不一定圆弧弧共计6n-1个个条件(2)假设Ni作用点DH/2 nPi沿直线分布 n-1 4n五.普遍遍条分法（（简布Janbu法）2．安全系系数公式计算比较繁繁杂六.几种种分析计算算方法的总总结一.两两种分析法法有效应力法法：使用有效应应力强度指指标c、总应力法：使用总应力力强度指标标cu或ccu、cu二.土坝坝施工期边边坡稳定分分析对于均质粘粘性土坝1．总应力力法：用不不排水强度度指标Cu，u2．有效应应力法（1）确定定土坝中超超静孔隙水水压力（由由于其中大大小主应力力 大致致成比例））二.土坝坝施工期边边坡稳定分分析