zA坡穩(wěn)定分析

1、第七章第七章 土坡穩(wěn)定分析土坡穩(wěn)定分析7 71 1 概述概述土坡：土坡：具有具有傾斜坡面的土體。傾斜坡面的土體。邊坡：邊坡：具有具有傾斜坡面的巖土體。傾斜坡面的巖土體。土坡種類：天然土坡、人工土坡。土坡種類：天然土坡、人工土坡。滑坡滑坡?土坡喪失其原有穩(wěn)定性，一部分土體相對與另一部分土坡喪失其原有穩(wěn)定性，一部分土體相對與另一部分土體滑動的現(xiàn)象稱滑坡土體滑動的現(xiàn)象稱滑坡滑坡前征兆：坡頂下沉，坡腳隆起。7 71 1 概述概述7 71 1 概述概述滑坡原因滑坡原因?滑坡的根本原因滑坡的根本原因: 邊坡中土體內部某個面上的剪應力達到邊坡中土體內部某個面上的剪應力達到了它的抗剪強度。了它的抗剪強度?；?/p>

2、的具體原因：滑坡的具體原因： （1）滑面上的剪應力增加：如填土作用使邊坡的坡高增）滑面上的剪應力增加：如填土作用使邊坡的坡高增加、滲流作用使下滑力產生滲透力、降雨使土體飽和，容重加、滲流作用使下滑力產生滲透力、降雨使土體飽和，容重增加、地震作用等；增加、地震作用等； （2）滑面上的抗剪強度減小：如浸水作用使土體軟化、）滑面上的抗剪強度減小：如浸水作用使土體軟化、含水量減小使土體干裂，抗滑面面積減小、地下水位上升使含水量減小使土體干裂，抗滑面面積減小、地下水位上升使有效應力減小等。有效應力減小等。7 71 1 概述概述假定：平面應變問題假定：平面應變問題無粘性土無粘性土: 平面平面均質粘性土均質

3、粘性土: 光滑曲面，圓弧光滑曲面，圓弧非非均質粘性土均質粘性土: 復合滑動面復合滑動面.滑動面形狀：滑動面形狀：7 71 1 概述概述 rupture plane slope in cohesionless soil 最危險滑動面及土坡穩(wěn)定安全系數(shù)的大小都是試算找出。7 72 2 無粘性土的土坡穩(wěn)定無粘性土的土坡穩(wěn)定一一.一般情況下的無粘性土土坡穩(wěn)定一般情況下的無粘性土土坡穩(wěn)定sinwt tgwntgtfcostgtgwtgwttffssincos1:1:ssff7 72 2 無粘性土的土坡穩(wěn)定無粘性土的土坡穩(wěn)定一一.一般情況下的無粘性土土坡穩(wěn)定一般情況下的無粘性土土坡穩(wěn)定下滑力下滑力二二.有

4、滲流情況下的無粘性土土坡穩(wěn)定有滲流情況下的無粘性土土坡穩(wěn)定jwjtsin抗滑力抗滑力tgwntgtfcostgtgtgjwtgwjttfsatwfssinsincossincossini順坡出流順坡出流sinwwij7 72 2 無粘性土的土坡穩(wěn)定無粘性土的土坡穩(wěn)定粘性土顆粒之間存在粘結力，導致土坡整塊下滑趨勢粘性土顆粒之間存在粘結力，導致土坡整塊下滑趨勢7 73 3 粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法一一.整體圓弧滑動穩(wěn)定分析整體圓弧滑動穩(wěn)定分析穩(wěn)定安全系數(shù)定義為：滑動面上平均抗剪強度與平均剪穩(wěn)定安全系數(shù)定義為：滑動面上平均抗剪強度與平均剪應力之比應力之比fsf 對

5、均質土坡、圓弧滑動面：對均質土坡、圓弧滑動面：穩(wěn)定安全系數(shù)也可定義為：滑穩(wěn)定安全系數(shù)也可定義為：滑動面上最大抗滑力矩與滑動力動面上最大抗滑力矩與滑動力矩之比；矩之比；wdrflsf對對o點力矩平衡：點力矩平衡：安全系數(shù)：安全系數(shù)：wdrlffs7 73 3 粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法一一.整體圓弧滑動穩(wěn)定分析整體圓弧滑動穩(wěn)定分析7 73 3 粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法一一.整體圓弧滑動穩(wěn)定分析整體圓弧滑動穩(wěn)定分析tgcf根據(jù)莫爾庫倫破壞準則：根據(jù)莫爾庫倫破壞準則：安全系數(shù)：安全系數(shù)：wdrlcfus對飽和粘土，在不排水條件下：

6、對飽和粘土，在不排水條件下：u0ufcu0分析法分析法7 73 3 粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法一一.整體圓弧滑動穩(wěn)定分析整體圓弧滑動穩(wěn)定分析粘性土坡，豎向裂縫：粘性土坡，豎向裂縫：安全系數(shù)：安全系數(shù)：wdrcaffsuackcz220因為因為u= 0 ，ka=1滑弧變短滑弧變短7 73 3 粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法二二.最危險滑弧的尋找最危險滑弧的尋找手工計算，工作量大；手工計算，工作量大；計算機計算，程序容易實現(xiàn)計算機計算，程序容易實現(xiàn)1、確定可能的圓心范圍：、確定可能的圓心范圍：2、對每個圓心，選擇不同滑弧半徑，計算各滑

7、弧安、對每個圓心，選擇不同滑弧半徑，計算各滑弧安全系數(shù)；全系數(shù)；3、比較所有安全系數(shù)，選最小值；、比較所有安全系數(shù)，選最小值；對對0 滑面上各點的強度不同；滑面上各點的強度不同；前面的公式就不能進行計算：條分法。前面的公式就不能進行計算：條分法。7 73 3 粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法二二.最危險滑弧的尋找最危險滑弧的尋找7 73 3 粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法三三.條分法及其受力分析條分法及其受力分析極限平衡分析的條分法：土體為不變形剛體極限平衡分析的條分法：土體為不變形剛體滑動體內土條滑動體內土條n，第第i土條上的力和未知

8、數(shù)：土條上的力和未知數(shù)：1、重力：、重力：wi=ribihi；都為已知量；都為已知量；2、底面反力：、底面反力：ni和和ti;3、比較所有安全系數(shù)，選最小值；、比較所有安全系數(shù)，選最小值；7 74 4 瑞典條分法瑞典條分法一、基本假定和基本公式一、基本假定和基本公式不考慮條間力：不考慮條間力：滑動體內土條滑動體內土條n，第第i土條上的力和未知數(shù)：土條上的力和未知數(shù)：1、重力：、重力：wi=ribihi；都為已知量；都為已知量；2、底面反力：、底面反力：ni和和ti：siiiiisfiiftgnl clftrlfrwisfiiisinrtrwiiisiniiiiiiiswwlcfsin)tanc

9、os(底面法向靜力平衡底面法向靜力平衡:iiiwncos7 74 4 瑞典條分法瑞典條分法一、基本假定和基本公式一、基本假定和基本公式iiiiiiiswwlcfsin)tancos(iiiiiiiiiswbuwlcfsintancos)(土條底面孔隙水應力已知時，可用土條底面孔隙水應力已知時，可用有效應力法進行計算：有效應力法進行計算：費倫紐斯近似確定最危險滑動面圓心位置的方法 7 74 4 瑞典條分法瑞典條分法土坡坡度土坡坡度坡角坡角i角角a角角b1:1.04528371:1.5334126351:2.0263425351:3.0182625351:4.0140325367 74 4 瑞典條

10、分法瑞典條分法二、成層土和坡頂有超載時二、成層土和坡頂有超載時)(2211mimiiiiiiihhhbw imimiiiiiimimiiiiiiiishhhbtghhhblcfsincos)(221122117 74 4 瑞典條分法瑞典條分法1. 成層土成層土2.坡頂有超載時坡頂有超載時iiiiiiiiisqbwtgqbwlcfsin)(cos)(7 74 4 瑞典條分法瑞典條分法7 74 4 瑞典條分法瑞典條分法7 74 4 瑞典條分法瑞典條分法三、有地下水和穩(wěn)定滲流時三、有地下水和穩(wěn)定滲流時iiiiiiiiiiiiiiishhbhhblcfsin)(tancos)(21212.土坡部分浸水

11、：土坡部分浸水：土條底面孔隙水應力已知時，可用土條底面孔隙水應力已知時，可用有效應力法進行計算：有效應力法進行計算：iiiiiiiiiswbuwlcfsintancos)(1.基本公式基本公式：7 75 5 畢肖普法畢肖普法一一.有效應力分析有效應力分析作用力有：土條自重；作用于土條底面的切向抗剪力、有效法向作用力有：土條自重；作用于土條底面的切向抗剪力、有效法向反力、孔隙水壓力；在土條兩側分別作用有法向力和及切向力和反力、孔隙水壓力；在土條兩側分別作用有法向力和及切向力和切向抗剪力切向抗剪力)(1iiiisitgnlcft取土條豎直方向力的平衡取土條豎直方向力的平衡0cossiniiiiii

12、iiluntxw整個滑動土體對圓心求力矩平衡：此時相鄰土條之間側壁作用力的力矩將互整個滑動土體對圓心求力矩平衡：此時相鄰土條之間側壁作用力的力矩將互相低消，而各土條滑面上的法向力的作用線通過圓心相低消，而各土條滑面上的法向力的作用線通過圓心7 75 5 畢肖普法畢肖普法)sin1(1iiisiiiiiilcfbuxwmnisiiiftgmsincos0sinrtrwrtxwiiiiiiiiiiiiiiiiswtgxbuwbcmfsin10ix假定：計算時（計算時（1）假定等于）假定等于fs=1, 計算計算moi; (2) 計算計算fs；（；（3）據(jù)據(jù)計算得的計算得的fs計算計算moi; （4）

13、重復重復(2)-(3)iiiiiiiiiswtgbuwbcmfsin1注意事項: 7 75 5 畢肖普法畢肖普法(1) 對于為對于為 i負值的那些土條，要注意會不會使負值的那些土條，要注意會不會使mi趨近于零。如果是這樣，簡化畢肖普條分法就不趨近于零。如果是這樣，簡化畢肖普條分法就不能使用，因為此時，會趨于無限大，這顯然是不能使用，因為此時，會趨于無限大，這顯然是不合理的。當任一土條的合理的。當任一土條的mi小于或等于小于或等于0.2時，計算時，計算就會產生較大的誤差，此時最好采用別的方法。就會產生較大的誤差，此時最好采用別的方法。(2)當坡頂土條的很大當坡頂土條的很大 i時，會使該土條出現(xiàn)時

14、，會使該土條出現(xiàn)ni0，此時可取它的此時可取它的ni=0計算計算.二二.總應力分析總應力分析 7 75 5 畢肖普法畢肖普法iiiiiiiswtgwbcmfsin)(17 76 6 工程中的土坡穩(wěn)定計算工程中的土坡穩(wěn)定計算一一.滲流對土坡穩(wěn)定的影響滲流對土坡穩(wěn)定的影響iiiiiiiiiiiiiiishhbtghhblcfsin)(cos)(21217 76 6 工程中的土坡穩(wěn)定計算工程中的土坡穩(wěn)定計算一一.滲流對土坡穩(wěn)定的影響滲流對土坡穩(wěn)定的影響iiwiaijiiiwiidaidj7 76 6 工程中的土坡穩(wěn)定計算工程中的土坡穩(wěn)定計算一一.滲流對土坡穩(wěn)定的影響滲流對土坡穩(wěn)定的影響iiiwiiiiiiiiiiiiiiiiiiisbhbhhhtghhhblcfsinsincos)(2321321iiiiisatiiiiiiiiiiiiisbhhhtgbhhhlcfsinco