第6章土坡稳定分析.ppt
第6章 土坡稳定分析,本章主要介绍土坡稳定分析常用的几种方法，包括土坡滑动失稳的机理，砂性土土坡及均质粘土土坡的整体稳定分析方法和土坡稳定分析的条分法,并给出了相应的算例。 学习本章的目的：能根据给定的边坡高度、土的性质等设计出合理的边坡断面；能验算所拟定的边坡是否安全、合理；能对自然边坡进行稳定性分析与安全评价。,第六章 土坡稳定分析,一. 土坡：具有倾斜面的土体,1天然土坡,江、河、湖、海岸坡,5.8 土坡稳定分析,一. 土坡：具有倾斜面的土体,1天然土坡,山、岭、丘、岗、天然坡,2人工土坡,¤ 挖方：沟、渠、坑、池,2人工土坡,¤ 填方：堤、坝、路基、堆料,1 概述,边坡各部分名称,滑坡:一部分土体在外因作用下，相对于另一部分土体滑动,滑坡的破坏形式 1、滑动面为平面的滑坡: 常发生于均质的无粘性土土坡中 2、滑动面为近似圆弧面的滑坡: 常发生于粘性土土坡中,一、 土坡的滑动破坏形式,滑坡的分类 1、推动式滑坡：坡顶超载或地震 2、牵引式滑坡：坡脚受到切割,的因素 造成土坡失稳,内在因素：土体自身抗剪强度 的降低,外在因素：剪应力的增加,滑坡的实质是土坡内滑动面上作用的滑动力超过了土的抗剪强度。,二、土坡滑动失稳的机理,滑坡的实质是土坡内滑动面上作用的滑动力超过了土的抗剪强度。,土坡的稳定程度通常用安全系数K来衡量，它表示土坡在预计的最不利条件下具备的安全保障。,土坡稳定分析的可靠程度决定于计算中选用的土的物理力学性质指标(主要是土的抗剪强度指标及土的重度值)，选用得当，才能获得符合实际的稳定分析。,对于不同的情况，采用不同的表达方式。,坡底,坡脚,坡面,坡肩,坡顶,坡高,简单土坡,坡角,土坡的顶面和底面都是水平的，并伸至无穷远，土坡由均质土组成。,由均质砂性土或成层的非均质的砂性土构成的土坡，破坏时的滑动面接近于一个平面，为计算简化，一般均假定滑动面是平面。,第二节 砂性土土坡的稳定性分析,无粘性土的简单土坡,抗滑力为,抗滑力与滑动力之比称为稳定安全系数K,滑动力为,一般要求K1.251.30。,无粘性土坡的稳定性与坡高无关，与坡体材料的重量无关，仅取决于坡角和内摩擦角。,例 一均质砂性土土坡，其饱和重度 内摩擦角 ，坡高 ，试求当此土坡的稳定安全系数为1.25时其坡角为多少？,解：,由 ，得,解得,第三节 粘性土的土坡稳定分析,粘性土坡发生滑坡时，其滑动面形状多为一曲面，一般将此曲面简化为圆弧面，并按平面问题处理。 圆弧滑动面的形式有以下三种：,（a）坡脚圆,（b）坡面圆,第三节 粘性土的土坡稳定分析,粘性土坡发生滑坡时，其滑动面形状多为一曲面，一般将此曲面简化为圆弧面，并按平面问题处理。 圆弧滑动面的形式有以下三种：,（c）中点圆,第三节 粘性土的土坡稳定分析,强度参数：粘聚力C，内摩擦角 分析方法可以分为两类： （1）土坡圆弧滑动按整体稳定分析法，主要适用于均质简单土坡。 （2）条分法分析土坡稳定,对非均质土坡、土坡外形复杂及土坡部分在水下时均适用。,一、 均质简单粘性土坡的整体稳定分析,所谓简单土坡是指土坡顶面与底面水平，坡面BC为一平面的土坡，如图所示。,促使土坡滑动的滑动力为重力W，,沿着滑动面AD上分布的土的抗剪强度,将形成抗滑力,一、 均质简单粘性土坡的整体稳定分析,将滑动力,及抗滑力,分别对滑动面圆心O取矩，得滑动力矩和抗滑力矩,一、 均质简单粘性土坡的整体稳定分析,滑动面AD是任意假定的，需要试算许多个可能的滑动面，找出最危险的滑动面即相应于最小稳定安全系数 的滑动面。 必须满足规定的数值。由此可以看出，土坡稳定分析的计算工作量是很大的。,泰勒确定最危险滑动面圆心的经验方法,当 时，滑动面为坡脚圆，其最危险滑动面圆心位置可根据值及角，从图中曲线查得及值作图求得。,及,泰勒确定最危险滑动面圆心的经验方法,当,且,时，滑动面也是坡脚圆，其最危险滑动面圆心位置，同样可从图中的曲线查得,及,值作图求得。,泰勒确定最危险滑动面圆心的经验方法,当,且,时，滑动面可能是中点圆，也有可能是坡脚圆或坡面圆，它取决于硬层的埋藏深度。当土体高度为H，硬层的埋藏深度为ndH。若硬层埋藏较深，则滑动面为中点圆，圆弧滑动面与硬层相切，滑动面与土面的交点为A，A点距坡脚的躏为nxH，nx可根据nd及值查表得，若硬层埋藏较浅，则滑动面可能是坡脚圆或坡面圆，其圆心位置需通过试算确定。,第i条土的作用力,粘性土坡-条分法基本原理,二、粘性土土坡稳定分析的条分法,费伦纽斯的条分法假设不考虑土条两侧的作用力，也即此土条两侧的作用力相互抵消。,第i条土的作用力,Wi,Ni,Ti,li,粘性土坡-条分法基本原理,第i条土的作用力,Wi,Ni,Ti,li,粘性土坡-条分法基本原理,土条i上的作用力对圆心 O 产生的滑动力矩及抗滑力矩,第i条土的作用力,Wi,Ni,Ti,li,粘性土坡-条分法基本原理,土条i上的作用力对圆心 O 产生的滑动力矩及抗滑力矩,最危险滑动面圆心位置的确定 上述稳定安全系数K是对于某一个假定滑动面求得的，因此需要试算许多个可能的滑动面，相应于最小安全系数的滑动面即为最危险滑动面。 工程上一般取Kmin1.2,瑞典条分法分析步骤如下： 按一定比例绘出土坡剖面图。 任选一点O为圆心，以OA=R为半径作圆弧AC，AC即为假定圆弧滑动面。 将滑动面以上的土体竖直分成若干宽度相等的小土条。土条宽度b通常取为R /10。,取其中第i个土条为隔离体，进行受力分析。 计算下滑力和抗下滑力。 计算稳定安全系数K。,用试算法，选择若干个滑弧中心，分别按上述方法计算出相应的稳定安全系数，其中最小安全系数Kmin所对应的滑弧就是最危险的滑弧。工程上一般取Kmin1.20,例6-2 某土坡如图所示，土坡高 ，坡角 ，土的重度 ，土的内摩擦角 ，粘聚力 。试用泰勒的经验方法确定最危险滑动面位置，并用瑞典条分法验算土坡的稳定安全系数。,解：（1）确定最危险滑动面位置,因,、,根据泰勒的经验方法知土坡的滑动面是坡脚圆，其最危险滑动面的位置，可从图6-6中的曲线得到,。,（2）按比例绘出土坡的剖面图,作图求得圆心O。,（3）将滑动土体BCDB划分成竖直土条。滑动圆弧BD的水平投影长度为,把滑动土体划分成8个土条，每条宽度1.28m，从坡角B开始编号。,（4）计算各土条滑动面中点与圆心的连线同竖直线的夹角值 。,（5）从图中量取各土条的中心高度hi，计算各土条的重力 及 值，将结果列于表中。,（6）计算滑动面圆弧长度,。,土坡稳定分析计算结果表,土条重力,第i条土的作用力,毕肖普条分法基本原理,二、粘性土土坡稳定分析的条分法,毕肖普的条分法假设:忽略土条间的竖向剪切力Xi 和Xi+1作用，对滑动面上的切向力Ti的大小作了规定：,根据土条i的竖向平衡条件可得：,土坡的安全系数K为：,土坡的安全系数K为：,由于mi中也含有K值，所以采用叠代法计算,mi值曲线,例6-3 用简化的毕肖普法计算例题6-2土坡的稳定安全系数。,第一次试算后，求得稳定安全系数：,第二次试算假定稳定安全系数K=1.16，计算结果列于表6-3中，求得安全系数：,计算结果与假定接近，故得土坡的稳定安全系数K=1.16。,5.8.4 无需进行土坡稳定分析的条件,工程中，为保持土坡稳定，常需对土坡进行放坡开挖，对于匀质土坡，当放坡坡高和坡度符合表5-3规定时，可无需对土坡进行稳定分析。,5.8.5 坡顶上建筑物的位置 位于稳定土坡上建筑物，当基础宽度b3m时，基础底面外边缘离坡肩的水平距离 a应符合下列要求：,条形基础，n取3.5；矩形基础n取2.5；且n不小于2.5m。 不满足时，应进行土坡稳定分析或设置挡土墙。应注意的是，如果±坡坡脚 45，坡高h8m，则即使a满足上式的要求，也应验算土坡的稳定性。,R,O,对于均质粘性土土坡，其最危险滑动面通过坡脚, =0,O,E,最危险滑动面圆心的确定,R,O,对于均质粘性土土坡，其最危险滑动面通过坡脚, =0,O,E,最危险滑动面圆心的确定,滑动土体分为若干垂直土条,一般要求K=1.201.30,
