土坡和地基稳定性

2023/8/151第十章土坡和地基稳定性2023/8/152一、概述1.土坡具有倾斜坡面的土体。图7-1土坡各部位的名称2023/8/1532.滑坡靠近土坡坡面的一部分土体相对于另一部分土体滑动的现象。3.滑坡的特点粗粒土中的滑坡，深度浅而形状接近于平面，或者是由两个以上的平面所组成的折线形滑动面；粘性土中的滑坡则深入坡体内，均质粘性土坡滑动面的形状接近于圆弧面。二、无粘性土坡的稳定分析由粗粒土所堆筑的土坡称为无粘性土坡。2023/8/1541.均质干坡和水下坡均质干坡和水下坡指由一种土组成，完全在水位以上或完全在水位以下，没有渗透水流作用的无粘性土坡。这两种情况只要坡面保持稳定，整个土坡就会处于稳定状态。图7-2无粘性土坡稳定性分析2023/8/155现从坡面上取一小块土体来分析它的稳定条件。设小土体的重量为W，W可以产生沿坡面的下滑力T

=

W·sin

和垂直于坡面的正压力N

=

W·cos

。正压力又会产生摩擦阻力，阻止土体下滑，称抗滑力R，其值为R

=

N·tg

=W·cos

·tg

。抗滑力与滑动力之比称为土坡的稳定安全系数为：K=R

/

T=(W·cos

·tg

)

/(W·sin)=tg

/

tg

(10-1)显然，当

=

，K

=

1，相应的称为天然休止角，它是土坡稳定的极限坡角。如果是经过压密后的无粘性土，内摩擦角增大，稳定坡角也随之增大。2023/8/1562.有渗透水流的均质土坡挡水土坝内形成渗流场，如果浸润线在下游坡面逸出，这时在浸润线以下的下游土坡内，土体不仅受重力的作用，还受渗透力的作用，因而会降低下游边坡的稳定性。图7-3渗透水流逸出的土坡2023/8/157T=

Vsin

+

wiVcos(

-

)N=

Vcos

-

w

iVsin(

-

)

K

'=N·tan

/T=[

cos

-

w

isin(

-

)]tan

/[

sin

+

wicos(

-

)](7-4)若水流在逸出段顺坡面流动，即

=

。这时，流经途径ds的水头损失为dh，故有：i=sin

。K'=(

cos

tan

)/(

sin

+

wsin

)，即：

K'

=K'1=(/sat)(tan/tan)=(/sat)K20绿23声/7蛇/58当渗阿透水凑流沿习水平检方向搅逸出欠坡面怖时，

=0，i=嚷ta甜n

。K'2=引[(

蚀-心

wta已n2)埋/(

短+眠

w)]辜(ta骨n堵/t选an质)=山[(-郑

wta丹n2)路/

sa敢t]伪(ta你n剖/t都an悦)旧<K'1可见忧，当片无粘峡性土雷坡的墓逸出床处出疲现顺邮坡渗捕流时甘，安男全系卖数降凡低到

/

sa挣t，通贺常

/

sa盛t约为0.珍5，即尘安全促系数形降低男一半撒。当旧渗透冶水流晕沿水裤平方史向逸颗出坡甩面时表，安拨全系裳数降雅低更河多。栏因此持，有粗渗流罪逸出债时的离土坡膏要有峡与均教质干堡坡或翠均质辈水下扑坡同扁样的亮安全摘度，违坡角典必须袭平缓重得多犬。为弃了经扁济合赌理，圣工程孙上一则般要喂在下斩游坝钓址处薯设置蚀排水弓棱体色，使胞渗透娇水流湾不直趋接从姜下游蒜坡面卵逸出骑，如住下图7-旧12所示跳。20持23够/7映/59设置油排水润棱体错后，蚕下游趁坡面薄上虽辉然没掌有浸劣润线颗逸出克，但沿下游福坡内躁，浸畏润线电以下毫的土缠体仍宅然受畏渗透替力的朝作用誉，它临将降糖低从苍浸润建线以怜下通洽过的员滑动悼面的数稳定胸性。懒这时屑深层避滑动阳面的纳稳定悲性可改能比鹿下游担坡面稍的稳当定性败差，柏因此口，不旁但要形验算他坡面者的稳疤定性尚，还舰用圆欲弧滑途动法惧验算怕深层核滑动宫面的险稳定舍性。伶有关酱圆弧负滑动直法的葬计算嗽原理拦，我适们马辞上在“粘性槽土坡匹的稳呀定分福析”中讲押解。图7-主4渗透在水流慌未逸证出的谎土坡20虽23年/7晓/5103.部分牢浸水掠土坡由于温浸水仰面上沃下

相等哥，整个泻坡面芝土体国的稳假定性呈相同腊。对于灰深入忘坡内槽的滑累动面议，由搞于滑支动土偿体上匪部的筛容重矛大，喘滑动宗力大急，下懂部的杜容重重小，解抗滑却力小丝式，显窃然稳皮定性狮比干愁坡或骑完全潜水下位坡差湾，也泥就是耳说，秘危险隶滑动敲面可歼能向迎坡内谣发展炉。这种得情况让必需秘同时订验算辣表面岂滑动涝和深练层滑膜动。图7-糖5部分瞒浸水瞧土坡20润23革/7梢/511作业埋：教边材p2失44页7-脊1120及23谦/7光/512三、丙粘性完土坡秘的稳僚定分些析粘性暗土的物抗剪懒强度衣包括稿摩擦牲强度拣和粘颤聚强歇度两狡个组增成部平分。的由于卸粘聚远力的廊存在攻，粘灵性土风坡不牌会像姑无粘徒性土抱坡一汇样沿封坡面因滑动备。危愿险的面滑动粮面必酬定深充入土处体内闯部，响并且盏一般付呈圆辽弧形消。因持此，日在工鼻程设刑计中玻常假亿定滑蹈动面梨为圆医弧面照。相俩应的最稳定母分析横方法逗称为圆弧牢滑动采法。19物15年瑞扛典彼泻得森床（）像首先眯提出途并运咳用圆知弧滑屈动法目分析相了边底坡的沃稳定渣性，低故称新为瑞典涛圆弧续法。(教材§1霞0-所3）20蓬23握/7影/513瑞典帜圆弧押法假坡设均表质粘则性土层坡滑翁动时钉的滑见动面粪是圆垫弧形敏状，免滑动趟土体慌为刚韵体，只适隶用于

=0的情姐况，龟后来笋就诞版生了材多种障条分泰法。1.条分免法的毁基本驾概念为了湾将圆渐弧滑看动法爸应用耗于

0的粘支性土宪，通征常采搜用条康分法牙。条分夏法就是剑将滑脂动土屑体分专成若固干土身条，喜把每倘个土颂条都宽当成评刚体读，先和分别撤求解狮作用仪于各帆土条堡上的蜂力对刺圆心袭的滑也动矩拦和抗竖滑力抽矩，棉然后烛求解粗整个侵土坡骄的稳亲定安挣全系民数。条分元法是凤一种围试算革法，头先将牙土坡锯剖面宽按比颜例画资出，近如下添页的马图7-振6(案a)所示猜。20齿23再/7锐/514然后愚任选波一圆削心O，以R为半室径作看圆弧ab，并廉以此健为假嫌定滑寨动面趟，将秃滑动花面以紫上土闹体分订成任鞠意n个宽妥度相窗等的骨土条纯。我虽们现反在来蒙分析(b夫)图所韵示的球第i个土蛛条的踩受力呈。（5个未出知数秆，4个方若程）图7-朝14粘性颂土坡述的稳斤定性膀分析(a)土坡晕剖面挂；(b)作用紫于i土条短上的写力20掠23丹/7旋/515对n个条阴块，丝式有(n–1)个分苹界面照。界疼面上优的未西知量汪为3(n-1)，滑王动面套上力趁的未尝知量特为2n，加含上待锣求的畏安全锦系数K，总振计未烟知量后个数咳为(5n–2)。可棍以建帜立的稿静力错平衡家方程躲和极葵限平句衡方续程为4n个。利待求柔未知雾量与扬方程俯数之飘差为(n–2)。在尘条分友法计裕算中吧，n一般福大于10，因趟此条查分法菠求边袍坡的拍稳定持是一个作高次姐超静时定问伴题。腿要求森解它鹿有两桃个办围法，参一是龄完全帽抛弃逢刚体泊平衡技的概龟念，丑把土输当成涉变形堆体，脆直接奔用有笛限元庭法求润解，雄二是堤仍以盲条分犬法为铺基础狸，但佩对条削块间董的作哈用力依加上渔一些文可以订接受陵的简踏化假由定，占以减久少未孟知量棕或增直加方够程数早。目前纳有许盾多不友同的冶条分膛法，顽其差妖别就烘在于大采用胸了不竟同的旁简化餐假定央。下绑面仅被介绍佛比较甘著名乓的瑞锻典条呼分法肌和毕追肖普给条分楼法。20瓶23咸/7间/5162.瑞典辈条分锄法瑞典熔条分私法是惕条分吩法中最简篇单最古烤老的壮一种棉。这店种方僵法假室定滑明动面交是一残个圆缝弧面控。并危认为舌条块秩间的铁作用勾力对季边坡决的整硬体稳刘定性唤影响宴不大器，可锅以忽住略。圣或者窃说，安条块握两侧宇的作性用力寸大小术相等杰，方育向相维反且尝作用易于同沙一直厚线上迎。(图10鉴-8枯)根据土条如的自林重Wi，以及滑动熔面上肢的两露个分浆力之间脚的平克衡，毒容易牙得到虚：法向将分力劣：Ni=Wico恩s

i切向扑分力挽：Ti=Wisi津n

i20昼23惜/7熄/517所有鞭单元程上的惜滑动晓力Ti对圆脚心O的滑渠动力盟矩为投：MT=T1R+T2R+…=R(Wisi膀n

i)抗滑俘力ci+Ni·ta宋n

i产生平的抗兔滑力斩矩为记：MR=R

(ci+Ni·ta伶n

i)固=R(ci+Wico弱s

i·ta心n

i)=Rc束L+R·ta划n

·

Wico繁s

i所以牲土坡书的滑爬动安健全系惠数为顷：K=MR/MT=膛(cL+饥ta召n

·

Wico谣s

i)阀/(Wisi脸n

i)(薯10的-9坡)20窄23指/7蚊/518此法符应用叼的时蚕间很颗长，圾积累雄了丰散富的城工程嗽经验择，一顽般得胞到的穷安全畏系数脱偏低沫，即显误差饭偏于貌安全治方面秧，故渠目前坑仍然森是工弱程上隐常用夏的方食法。3.毕肖且甫法(教材10略.3加.3斩)毕肖踩甫（已）于19吊55年提伏出了可一个考虑球条块遭侧阻那力的烧土坡招稳定摊分析律方法，称赢毕肖锅甫法垄。作排用在乓条块i上的红力，彼除了重力Wi外，鱼滑动滤面上饱有切向贼力Ti和法向贼力Ni，条婶块的侧面琴分别遥有法幕向力Ei、Ei+1和切殃向力Fi、Fi+1。若胆条块笔处于静力齿平衡案状态，根释据竖点向力爬平衡季条件(图10管-1梳0)，应轨有：20慕23抱/7托/519

Fz=践0，即街：Wi+屈(Fi+1-Fi)亿=Nico腾s

i+Tisi辩n

i或：Nico乓s

i=Wi+吴(Fi+卖1-Fi)宪-Tisi靠n

i再将炭满足恶安全疲系数K的极状限平竭衡条洪件：Ti=劈燕(cili+Nita蔽n

i)/K代入仿力平赏衡条会件方装程

Fz=栗0，并堤经整敌理，坦可以夺得到上滑动因面上预的Ni：Ni=仗[Wi+(Fi+1-Fi)-(cili/K)s桨in

i]煌/m

i(1芳0-讲13逝)式中航：m

i=饿co弱s

i+(s却in

i·ta蚕n

i)/K20淹23斧/7晴/520考虑态整个满滑动雹土体配的整隙体力复矩平昏衡条鼠件，晴各土统条的看作用笼力对们圆心炒力矩碰之和西为零棒。这时贼土条沈间力Ei和Fi成对范出现识，大族小相灯等，慰方向两相反砍，相借互抵饭消，对乐圆心城不产楚生力倘矩。相滑动蓄面上外的正活压力Ni通过请圆心菊，也渐不产部生力渠矩。议因此债，只山有重谜力Wi、滑孟动面就上的券切向哄力Ti对圆液心产发生力队矩。销所以知：

WiRsi循n

i=

R将7-浇17式中逼的Ni代入普上式谜可以亩得到冶毕肖妈甫法滨计算终土坡眨稳定炭的一浇般计泡算公岁式(教材P26上4式10觉-1选5)：K=(10率-1久5)20导23患/7凑/521由于属刚才甚介绍亲的边冷坡安天全系漫数公支式中利土条涨两侧碧切向绘力的洗差ΔFi仍然灭是未疼知的愈，所途以，机安全响系数隶实质泡上还陡未求毒出。痒为此猜，毕序肖甫志进一对步假手定ΔFi=0，使咳得刚葡才的裙毕肖泳甫公严式被股进一毛步简粗化为寄下式(教材P26将5式10聚-1帅6)：K=这就按是著维名的窃简化罗毕肖田甫公漫式。寇其中蜂参数m

i包含辈有安资全系鸽数K，因绵此，竞还是右不能乘直接丧求出K，需述要采维用试懂算的易办法申，迭伯代求袖算安兆全系昼数K值。20移23洒/7目/5224.方法勉比较（1）瑞谷典条短分法侨：忽玻略土伶条间盆作用销力，念不能鞭满足亲所有润平衡蝇条件神，计赔算安胶全系袭数偏远小。（2）毕熊晓普忘条分坛法：议用抗携滑切押力与谷土条百的下魂滑力恰的比爷值定祸义K,考虑游了土献条两止侧的牛作用棍力，云比较杂合理聪，计烛算较记准确思。（3）杨绒布法槽：滑泼动面疑为曲炮线，愤用抗抢滑切烤力与跳土条仿的下峰滑力呀的比裁值定覆义K20璃23盟/7歼/523四、凑土坡百稳定百性的汁影响渗因素1.抗剪方强度麦指标强的选咐用由施佩工控淡制稳留定情吃况确晕定：丝式其中帮与土类、土样捡初始眉状态践、强啦度计面算方丝式法、块试验魂方法有关边。2.坡顶烈开裂哲：考虑馒水压怀力3.有水展渗流既：考虑器动水完压力20对23饭/7脆/524五、雀地基普稳定题性1.基础雕连同鼓地基匠一起雁滑动名的稳着定性跟（图10苏-1旦7—10扮-1皇9）2.土坡尘顶建币筑物抽稳定康性（河图10浸-2胖0）20让23啦/7润/525第十借一章柴土在辟动荷抹载作挑用下葵的特通性一、蛋土的莲压实买性1.击实蚁试验凯与击罪实曲出线（献图11忙-2、11赵-3）目的粪：获留得土嘴的最同大干恋密度堆和最书佳含答水量2.击实蝇曲线最大绵干密火度ρdm狂ax：击谎实曲亚线上糠峰值董点对著应的键干密样度。最佳芬含水都量Wop：击宣实曲厅线上绸最大挑干密汉度对舞应的捕含水随量Wop=肃Wp+2广%20作23草/7低/5262.土的捕压实茄度压实察度或挪压实携系数批为工郑地施粱工达穷到的等干密巨度与定室内裁击实胞实验留得到昆的最承大干膝密度摘之比酷，它皆是评到价填英方工地程施前工质费量的蝇重要侍指标呼。3.压实否土的电压缩述性和赞强度干土视强度蔑高水稳牵定问它题：钟最优蛋含水场量条值件下王压实疾的土土浸水司强度娱高，叛水稳振定性穴最好赶。20品23圈/7风/527