土坡穩(wěn)定分析（土力學(xué)實(shí)驗(yàn)）

1、第八章 土坡穩(wěn)定分析,8.1無粘性土土坡穩(wěn)定分析 8.2粘性土土坡穩(wěn)定分析 8.3土坡穩(wěn)定分析中有關(guān)問題,主要內(nèi)容,土坡穩(wěn)定概述,由于地質(zhì)作用而自然形成的土坡,在天然土體中開挖或填筑而成的土坡,山坡、江河岸坡,路基、堤壩,滑坡,有限長(zhǎng)的滑坡,半無限長(zhǎng)的滑坡,3.1 無粘性土坡穩(wěn)定分析,一、一般情況下的無粘性土土坡,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(gè)坡面就是穩(wěn)定的,單元體穩(wěn)定,TT,土坡整體穩(wěn)定,穩(wěn)定條件：TT,砂土的內(nèi)摩擦角,抗滑力與滑動(dòng)力的比值,安全系數(shù),二、有滲流作用時(shí)的無粘性土土坡分析,穩(wěn)定條件：TT+J,順坡出流情況

2、:, / sat1/2，坡面有順坡滲流作用時(shí)，無粘性土土坡穩(wěn)定安全系數(shù)將近降低一半,三、例題分析,【例】均質(zhì)無粘性土土坡，其飽和重度 sat=20.0kN/m3, 內(nèi)摩擦角 =30,若要求該土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)為1.20，在干坡情況下以及坡面有順坡滲流時(shí)其坡角應(yīng)為多少度？,干坡或完全浸水情況,順坡出流情況,3.2 粘性土土坡穩(wěn)定分析,一、瑞典圓弧滑動(dòng)法,假定滑動(dòng)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：,滑動(dòng)面上的最大抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比,飽和粘土，不排水剪條件下，u0，fcu,粘性土土坡滑動(dòng)前，坡頂常常出現(xiàn)豎向裂縫,裂縫的出現(xiàn)將使滑弧長(zhǎng)度由AC減小到AC，如果裂縫中積水，還要

3、考慮靜水壓力對(duì)土坡穩(wěn)定的不利影響,Fs是任意假定某個(gè)滑動(dòng)面的抗滑安全系數(shù)，實(shí)際要求的是與最危險(xiǎn)滑動(dòng)面相對(duì)應(yīng)的最小安全系數(shù),最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心的確定,R,O,對(duì)于均質(zhì)粘性土土坡，其最危險(xiǎn)滑動(dòng)面通過坡腳, =0,O,E, 0,二、條分法,對(duì)于外形復(fù)雜、 0的粘性土土坡，土體分層情況時(shí)，要確定滑動(dòng)土體的重量及其重心位置比較困難，而且抗剪強(qiáng)度的分布不同，一般采用條分法分析,滑動(dòng)土體分為若干垂直土條,條分法分析步驟I,1.按比例繪出土坡剖面,2.任選一圓心O，確定滑動(dòng)面，將滑動(dòng)面以上土體分成幾個(gè)等寬或不等寬土條,3.每個(gè)土條的受力分析,靜力平衡,假設(shè)兩組合力(Pi，Xi) (Pi1，Xi1),條分法分析步

4、驟,4.滑動(dòng)面的總滑動(dòng)力矩,5.滑動(dòng)面的總抗滑力矩,6.確定安全系數(shù),三、例題分析,【例】某土坡如圖所示。已知土坡高度H=6m，坡角=55，土的重度 =18.6kN/m3，內(nèi)摩擦角 =12，粘聚力c =16.7kPa。試用條分法驗(yàn)算土坡的穩(wěn)定安全系數(shù),分析:,按比例繪出土坡，選擇圓心，作出相應(yīng)的滑動(dòng)圓弧 將滑動(dòng)土體分成若干土條，對(duì)土條編號(hào) 量出各土條中心高度hi、寬度b i，列表計(jì)算sin i、cos i以及土條重W i，計(jì)算該圓心和半徑下的安全系數(shù) 對(duì)圓心O選不同半徑，得到O對(duì)應(yīng)的最小安全系數(shù)； 在可能滑動(dòng)范圍內(nèi)，選取其它圓心O1，O2，O3，重復(fù)上述計(jì)算，求出最小安全系數(shù)，即為該土坡的穩(wěn)定

5、安全系數(shù),計(jì)算,按比例繪出土坡，選擇圓心，作出相應(yīng)的滑動(dòng)圓弧,取圓心O ，取半徑R = 8.35m,將滑動(dòng)土體分成若干土條，對(duì)土條編號(hào),列表計(jì)算該圓心和半徑下的安全系數(shù),四、泰勒?qǐng)D表法,土坡的穩(wěn)定性相關(guān)因素：,泰勒（Taylor,D.W，1937）用圖表表達(dá)影響因素的相互關(guān)系,穩(wěn)定數(shù),土坡的臨界高度或極限高度,泰勒?qǐng)D表法適宜解決簡(jiǎn)單土坡穩(wěn)定分析的問題： 已知坡角及土的指標(biāo)c、，求穩(wěn)定的坡高H 已知坡高H及土的指標(biāo)c、，求穩(wěn)定的坡角 已知坡角、坡高H及土的指標(biāo)c、，求穩(wěn)定安全系數(shù)F s,五、例題分析,【例】一簡(jiǎn)單土坡=15,c =12.0kPa, =17.8kN/m3，若坡高為5m,試確定安全系

6、數(shù)為1.2時(shí)的穩(wěn)定坡角。若坡角為60，試確定安全系數(shù)為1.5時(shí)的最大坡高,在穩(wěn)定坡角時(shí)的臨界高度： Hcr=KH= 1.25=6m,【解答】,穩(wěn)定數(shù) ：,由 =15,Ns= 8.9查圖得穩(wěn)定坡角 = 57,由 =60， =15查圖得泰勒穩(wěn)定數(shù)Ns為8.6,穩(wěn)定數(shù) ：,求得坡高Hcr=5.80m,穩(wěn)定安全系數(shù)為1.5時(shí)的最大坡高Hmax為,3.3 土坡穩(wěn)定分析中有關(guān)問題,一、挖方邊坡與天然邊坡,天然地層的土質(zhì)與構(gòu)造比較復(fù)雜，這些土坡與人工填筑土坡相比，性質(zhì)上所不同。對(duì)于正常固結(jié)及超固結(jié)粘土土坡，按上述的穩(wěn)定分析方法，得到安全系數(shù)，比較符合實(shí)測(cè)結(jié)果。但對(duì)于超固結(jié)裂隙粘土土坡，采用與上述相同的分析方

7、法，會(huì)得出不正確的結(jié)果,二、關(guān)于圓弧滑動(dòng)條分法,計(jì)算中引入的計(jì)算假定： 滑動(dòng)面為圓弧 不考慮條間力作用 安全系數(shù)用滑裂面上全部抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比來定義,三、土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)值的選用,土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)值選用應(yīng)合理： 指標(biāo)值過高，有發(fā)生滑坡的可能 指標(biāo)值過低，沒有充分發(fā)揮土的強(qiáng)度，就工程而言，不經(jīng)濟(jì) 實(shí)際工程中，應(yīng)結(jié)合邊坡的實(shí)際加荷情況，填料的性質(zhì)和排水條件等，合理的選用土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。 如果能準(zhǔn)確知道土中孔隙水壓力分布，采用有效應(yīng)力法比較合理。重要的工程應(yīng)采用有效強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行核算。對(duì)于控制土坡穩(wěn)定的各個(gè)時(shí)期，應(yīng)分別采用不同試驗(yàn)方法的強(qiáng)度指標(biāo),四、安全系數(shù)的選用,影響安全系數(shù)的因素很多，如抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選用，計(jì)算方法和計(jì)算條件的選擇等。工程等級(jí)愈高，所需要的安全系數(shù)愈大。 目前，對(duì)于土坡穩(wěn)定的安全系數(shù)，各個(gè)部門有不同的規(guī)定。 同一邊坡穩(wěn)定分析，選用不同的試驗(yàn)方法、不同的穩(wěn)定分析方法，會(huì)得到不同的安全系數(shù)。根據(jù)