第八章土坡穩(wěn)定分析.ppt

1、第八章 土坡穩(wěn)定分析,主要內(nèi)容,8.1 土坡穩(wěn)定及其影響因素 8.2 平面滑動(dòng)面的土坡穩(wěn)定分析 8.3 瑞典條分法 8.4 穩(wěn)定數(shù)法 8.5 圓弧滑動(dòng)面的畢肖普法,8.1 土坡穩(wěn)定及影響因素,坡肩,天然土坡,人工土坡露天礦,人工土坡,影響土坡穩(wěn)定的因素主要有： （1）邊坡坡角愈小愈安全，但不經(jīng)濟(jì)，坡角太大，則經(jīng)濟(jì)不安全。 （2）坡高H，其他條件相同，H越大越不安全。 （3）土的性質(zhì)，如 、c和的值，如c、 值大，則土坡安全。 （4） 地下水的滲透力，當(dāng)邊坡中有地下水滲透時(shí)，滲透力與滑動(dòng)方向相反則安全，兩者方向相同則危險(xiǎn)。 （5）震動(dòng)作用的影響如地震、工程爆破、車輛震動(dòng)等。 （6）人類活動(dòng)和生態(tài)

2、環(huán)境的影響。,8.2 平面滑動(dòng)面的土坡穩(wěn)定分析,一、一般情況下的無粘性土土坡,或用Ks表示,由此可見，對(duì)于均質(zhì)無粘性土土坡，理論上只要坡角小于土的內(nèi)摩擦角，主體就是穩(wěn)定的。Ks等于1時(shí)，主體處于極限平衡狀態(tài)，此時(shí)的坡角就等于無粘性土的內(nèi)摩擦角。,二、有滲流作用時(shí)的無粘性土土坡,因此，當(dāng)坡面有順坡滲流作用時(shí)，無粘性土土坡的穩(wěn)定安全因數(shù)將近乎降低一半。,【例9-1】 均質(zhì)無粘性土土坡，其飽和重度sat=20.0 KN/m3， 內(nèi)摩擦角=300，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？,8.3 瑞典條分法,粘性土由于土粒間存在粘聚力，發(fā)生滑坡是整體土體

3、向下滑動(dòng)，坡面上任一單元的穩(wěn)定條件不能用來代表整個(gè)土坡的穩(wěn)定條件。 粘性土土坡的滑動(dòng)面在土坡內(nèi)部。 通過對(duì)大量粘性土土坡的滑坡現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)滑坡面基本為圓弧面，因此，假設(shè)粘性土土坡的滑動(dòng)面形狀為圓弧面。 粘性土坡穩(wěn)定分析的方法主要是條分法。,條分法的假定,假定滑動(dòng)面為圓弧形滑面。 假定滑坡體和滑面以下土體均為不變形的剛體。 假定整個(gè)滑面上各點(diǎn)的安全系數(shù)相等。 將滑動(dòng)面以上的土體分為若干垂直土條。 對(duì)作用在每一土條上的力和力矩進(jìn)行分析，求出在極限平衡條件下土體的穩(wěn)定安全系數(shù)。,瑞典條分法, 按比例繪出土坡剖面； 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)等寬或不等土條； 每個(gè)土條的受力分

4、析。,滑動(dòng)面的總滑動(dòng)力矩,滑動(dòng)面的總抗滑力矩,確定安全系數(shù),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(jìn)行計(jì)算，求最小的安全系數(shù)，要求1.05-1.50。,瑞典條分法的計(jì)算步驟,（1）初選圓心O和半徑R； （2）以b=R/10為寬度分條； （3）編號(hào)：過圓心垂線為0#條中線，右側(cè)為正，編號(hào)遞增；左側(cè)為負(fù)，編號(hào)遞減； （4）列表計(jì)算li，Wi，i，以及安全系數(shù)； （5）變化圓心O和半徑R，返回1重復(fù)步驟14； （6）算至Fs最小結(jié)束。,瑞典法的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：在求安全系數(shù)時(shí)不須疊代或試算，不存在收斂性問題。 缺點(diǎn)：由于該法忽略了土條條間力的影響，嚴(yán)格來說，對(duì)每一土條力和力矩的平衡條件是不滿足

5、的，僅能滿足整個(gè)滑動(dòng)土體的整體力矩平衡條件，這樣使得算出的安全系數(shù)一般可能偏小10%20%，并且這種誤差隨著圓弧圓心角和孔隙水壓力的增大而增大，嚴(yán)重時(shí)可使算出的安全系數(shù)比其他較嚴(yán)格的方法小一半。,【例9-2】 某土坡如圖所示，已知土坡高度H=6m，坡角=550，土的重度=18.6KN/m，內(nèi)摩擦角=120，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)。,按比例繪出土坡，選擇圓心，作出相應(yīng)的滑動(dòng)圓??； 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bi，列表計(jì)算sini、cosi以及土條重Wi，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

6、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)定安全系數(shù)。,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)。,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)定因數(shù),土坡的臨界高度或極限高度,穩(wěn)定數(shù)法（即泰勒?qǐng)D表法），適宜解決簡單土坡穩(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。,8.4 穩(wěn)定數(shù)法, 30，或 =00且530-坡角圓,確定滑動(dòng)面, =00且530-坡腳圓坡面圓中點(diǎn)圓,穩(wěn)定因數(shù)與坡角的關(guān)系: =00,穩(wěn)定因數(shù)與坡角的關(guān)系: 00,【例9-3】 一簡單土坡=150，c=12.0kPa， =17.8KN/m3，若坡高為5m，試確定安全系數(shù)為1.2時(shí)的穩(wěn)定坡角。若坡角為600，試確定安全系數(shù)為1.5時(shí)的最大坡高。,解：在穩(wěn)定坡角時(shí)的臨界高度：Hcr=KH=1.25=6m,由=150，Ns=8.9查圖得穩(wěn)定坡角=570,由=600， =150查圖得泰勒穩(wěn)定數(shù)Ns為8.6,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,穩(wěn)定數(shù)：,穩(wěn)定數(shù)：