《土力學》邊坡穩(wěn)定性

1概述2無粘性土土坡的穩(wěn)定分析3粘性土土坡的穩(wěn)定分析本章主要內(nèi)容:第10章土坡的穩(wěn)定性坡頂坡面坡角坡趾坡高具有傾斜臨空面的土體——土坡土質(zhì)均一，坡度不變，無地下水—簡單土坡坡肩§1概述1．天然土坡江、河、湖、海岸坡1．天然土坡貴州洪家渡

山、嶺、丘、崗、天然坡2．人工土坡¤

挖方：溝、渠、坑、池露天礦2．人工土坡¤

填方：堤、壩、路基、堆料土坡喪失其原有穩(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?；禄碌母驹?

邊坡中土體內(nèi)部某個面上的剪應(yīng)力達到了它的抗剪強度?；禄碌男问交虑罢髡祝浩马斚鲁?，坡腳隆起。邊坡穩(wěn)定的因素：1.土體的類型：c、φ大，土坡安全；2.邊坡的幾何形狀：坡高越高、坡角越大越不安全；3.荷載：坡頂荷載過量，爆破、地震、打樁等引起動力荷載；4.土體中水的影響：降雨、蓄水、使巖土軟化；水流沖刷使坡腳變陡；存在滲透力；5.人工開挖：基坑、路塹等。的因素造成土坡失穩(wěn)內(nèi)在因素：土體自身抗剪強度的降低外在因素：剪應(yīng)力的增加地震引發(fā)的滑坡云南徐村水電站溢洪道土坡滑坡－開挖

城市中的滑坡問題（香港，重慶）填方挖方1972年香港寶城大廈因滑坡倒塌江岸滑坡滑動面形狀：無粘性土:

平面破裂面均質(zhì)粘性土:

光滑曲面，圓弧非均質(zhì)粘性土:

復(fù)合滑動面由多種土層組成或含軟弱夾層的邊坡若發(fā)生滑坡，滑面形態(tài)復(fù)雜，一般稱作復(fù)合滑面，復(fù)合滑面具體形態(tài)要分析實際土層組成來預(yù)測.

TT均質(zhì)的無粘性土土坡，在干燥或完全浸水條件下，土粒間無粘結(jié)力

只要位于坡面上的土單元體能夠保持穩(wěn)定，則整個坡面就是穩(wěn)定的

單元體穩(wěn)定T>T土坡整體穩(wěn)定NW10.2無粘性土坡的穩(wěn)定性邊坡上土單元自重為下滑力:抗滑力安全系數(shù)取K=1得（天然休止角）T所以當坡角小于土的內(nèi)摩擦角時邊坡穩(wěn)定.均質(zhì)無粘性土坡Nβββ為了保證土坡具有足夠的安全儲備，可取K=1.3～1.5WTT'N穩(wěn)定條件：T>(T＋Ｊ)砂土的內(nèi)摩擦角抗滑力與滑動力的比值

安全系數(shù)J有滲流情況下的無粘性土土坡穩(wěn)定（順坡滲流）10.3粘性土土坡的穩(wěn)定性粘性土顆粒之間存在粘結(jié)力，導致土坡整塊下滑趨勢。

均質(zhì)粘性土坡發(fā)生滑坡時，其滑動面形狀大多數(shù)為一近似于圓弧面的曲面。為了簡化，在進行理論分析時通常采用圓弧面計算。

粘性土坡的穩(wěn)定分析方法1瑞典圓弧法2瑞典條分法3簡化Bishop條分法4普遍條分法(Janbu法)OR10.3.1整體圓弧滑動法

假定滑動面為圓柱面，截面為圓弧，利用土體極限平衡條件下的受力情況：

1.基本原理——滑動圓弧AD的長度

NfWROCaADB對飽和粘土，在不排水剪條件下：應(yīng)選取不同圓心位置和不同半徑進行計算，求最小的安全系數(shù)。2.Fellenius

確定最危險滑動面圓心的方法對于均質(zhì)粘性土土坡，其最危險滑動面通過坡腳

=0

>0

1)圓心位置在EO的延長線上2)有時不一定在ED的延長線上，可能在其左右附近確定最危險滑動面圓心位置圓心位置由β1，β2確定(表10-1)10.3.2瑞典條分法efcdiβiOCRABH對于非均質(zhì)土坡或比較復(fù)雜的土坡、

>0的粘性土土坡，土體分層情況時，要確定滑動土體的重量及其重心位置比較困難，而且抗剪強度的分布不同，一般采用條分法分析。

各土條對滑弧圓心的抗滑力矩和滑動力矩滑動土體分為若干垂直土條土坡穩(wěn)定安全系數(shù)條分法(一)瑞典條分法的基本原理1、假設(shè)圓弧滑動面確定圓心和半徑OR2、把滑動土體分成若干條（條分法）3、取第i條土條進行受力分析WiHiViHi+1Vi+1hi+1hi瑞典條分法WiHiViHi+1Vi+1靜定化條件：假設(shè)條塊兩側(cè)的作用力合力Si，Si+1

大小相等、方向相反且作用于同一直線上——不考慮條塊間的作用力。SiSi+11）根據(jù)徑向力的靜力平衡條件2）根據(jù)滑弧面上滿足安全系數(shù)Fs的極限平衡條件，有得Wi安全系數(shù):3）考慮整體力矩平衡條件（對圓心力矩）：條分法是一種試算法，應(yīng)選取不同圓心位置和不同半徑進行計算，求最小的安全系數(shù)ORWi重力產(chǎn)生的滑動力矩為滑動面上抗滑力產(chǎn)生的抗滑力矩為（二）瑞典條分法計算步驟2.以b=R/10為寬度分條3.編號：過圓心垂線為0#條中線，右側(cè)為正，編號遞增；左側(cè)為負，編號遞減

4.列表計算li、Wi、i以及安全系數(shù)1.初選圓心O和半徑R6.算至Fs最小結(jié)束。5.變化圓心O和半徑R，返回1重復(fù)步驟1～4（三）瑞典條分法的討論2.忽略了條間力，它只滿足滑動土體整體力矩平衡條件而不滿足條塊的靜力平衡條件；--主要特點3.計算得到的安全系數(shù)Fs偏小1.假設(shè)圓弧滑裂面，與實際滑裂面有差別;一般情況下，F(xiàn)s偏小10%左右,工程應(yīng)用中偏于安全1.基本原理1、假設(shè)圓弧滑動面確定圓心和半徑OR2、把滑動土體分成若干條（條分法）3、取第i條土條進行受力分析WiHiViHi+1Vi+1hi+1hi10.3.3畢肖甫（Bishop）法畢肖普法WiHiViHi+1Vi+1假設(shè)條塊處于靜力平衡狀態(tài)1）根據(jù)豎向力的平衡條件2）根據(jù)滿足安全系數(shù)為Fs的極限平衡條件WiΔVi=Vi+1-ViΔHi=Hi+1-Hi將此式代入第一式并整理后得：式中安全系數(shù):3）考慮整體力矩平衡條件（對圓心力矩）：ORWi重力Wi

產(chǎn)生的滑動力矩為滑動面上抗滑力Ti產(chǎn)生的抗滑力矩為HiViHi+1Vi+1代入Ni

值，整理簡化后得：其中設(shè)Vi=0——忽略條間切向力簡化Bishop公式迭代法2.畢肖甫法計算步驟1）初選圓心O，半徑R2）設(shè)Fs=1.0，計算mi、3）若滿足4）若不滿足，令

,重復(fù)步驟25）變化圓心O和半徑R，返回1重復(fù)步驟1～46）算至Fs最小結(jié)束則進行步驟5迭代法AORC

ibB-2-101234567圓心O，半徑R設(shè)Fs=1.0計算mqi變化圓心O和半徑R

Fs

最小END計算No計算程序流程3.簡化畢肖普法的特點★假設(shè)滑裂面為圓??；★假設(shè)條塊間作用力只有法向力沒有切向力（Vi=0）；★滿足整體力矩平衡條件；★滿足各條塊力的多邊形閉合條件，但不滿足條塊的力矩平衡條件；★滿足滑動面上的極限平衡條件。

好好學習天天向上普遍條分法（簡布法，N.Janbu）

特點：假定條塊間水平作用力的位置（前提）?！總€條塊都滿足全部靜力平衡條件和極限平衡條件；滑動土體滿足整體力矩平衡條件；適用于任何滑動面而不必規(guī)定滑動面是一個圓弧面。折線滑動法

特點：假定滑動面為折線——適用于巖質(zhì)邊坡或下層為巖質(zhì)邊坡，上層為粘性土層的邊坡。方法整體圓弧法瑞典條分法畢肖普法滑裂面形狀圓弧圓弧圓弧假設(shè)剛性滑動體，滑動面上極限平衡忽略條間力考慮條間力Vi=0（簡布）計算條件軟粘土不排水一般均質(zhì)土一般均質(zhì)土誤差分析Fs偏小10％~20%誤差2%~7%各種方法的比較邊坡穩(wěn)定分析的總應(yīng)力法與有效應(yīng)力法土體的抗剪強度參數(shù)的恰當選取是影響土坡穩(wěn)定分析成果可