土压力理论和土坡稳定分析

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1、土压力理论和土坡稳定分析滑坡的原因：滑坡的原因：根本原因在于土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度，稳定平根本原因在于土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度，稳定平 衡遭到破坏。剪应力达到抗剪强度的起因有三衡遭到破坏。剪应力达到抗剪强度的起因有三剪应力增加剪应力增加土体本身抗剪强度减小土体本身抗剪强度减小静水力的作用静水力的作用土坡稳定分析边坡变形示意图事故实例1宝成铁路宝成铁路K190K190第三次滑坡后全貌第三次滑坡后全貌事故实例2南昆铁路八渡滑坡南昆铁路八渡滑坡事故实例3二郎山隧道东口坍塌使路面悬空二郎山隧道东口坍塌使路面悬空事故实例4二郎山隧道西引道滑坡张裂缝二郎山隧道西引道滑

2、坡张裂缝云南元磨高速公路云南元磨高速公路K259K259三箐公隧道进口滑坡三箐公隧道进口滑坡事故实例5开挖和填筑引起滑坡开挖和填筑引起滑坡事故实例6深圳汕头高速公路深圳汕头高速公路K101K101滑坡推倒桩板墙滑坡推倒桩板墙事故实例7山西长治晋城高速公路山西长治晋城高速公路K31K31砂泥岩顺层滑坡，体积达砂泥岩顺层滑坡，体积达2525万万m3m3事故实例8北京珠海高速公路粤北段北京珠海高速公路粤北段K108K108高边坡滑坡，治理费用高边坡滑坡，治理费用20002000余万元余万元事故实例9黄土滑坡黄土滑坡事故实例10砂泥岩切层滑坡砂泥岩切层滑坡事故实例11事故实例12香港宝城大厦因滑坡倒塌

3、香港宝城大厦因滑坡倒塌事故实例1320012001年年5 5月月1 1日日2020点点3030分，重庆武隆县基岩滑坡分，重庆武隆县基岩滑坡世界重大滑坡灾害发生地点日期滑坡类型灾害情况爪哇1919泥石流5100人死亡，140个村庄被毁中国甘肃1920.12.16黄土流约20万人死亡日本久礼19451154人死亡日本东京西南19581100人死亡秘鲁1962.6.10冰和岩石崩塌3500多人死亡意大利瓦伊昂1963岩石滑坡进入水库约2600人死亡巴西19661000人死亡巴西19671700人死亡 秘鲁Yungay1970.5.31地震引起的碎屑崩塌25000人死亡哥伦比亚1985.11泥流约22

4、000人死亡我国二十多年来滑坡灾害滑坡名称发生地点发生时间灾害情况铁西滑坡成昆铁西车站1980体积200万m3，中断交通40天，治理费2300万元洒勒山滑坡甘肃省东乡县1983.3.7体积5000m3，摧毁4个村庄，227个人死亡鸡抓子滑坡四川省云阳县1982.7.18体积1300万m3，治理费8500万元新滩滑坡湖北省秭归县1985.6.12体积3000万m3，摧毁新滩镇，因提前预报无伤亡 韩城电厂滑坡陕西省韩城市1985.3体积500万m3，一二期治理费5000余万元天水滑坡甘肃省天水市1990.8.21体积60万m3，7人死亡，损失2000多万元头寨沟滑坡云南省昭通县1992体积400万

5、m3，摧毁1个村庄宝成线滑坡宝成线K1901992.5体积30万m3 ，中断交通35天，改线花费8500万元黄茨滑坡甘肃省永靖县1995.1.30体积600万m3 ，摧毁71户民房，因提前预报无伤亡岩口滑坡贵州省印江县1996.9.18体积260万m3 ，堵断印江淹没上游一村镇八渡车站滑坡南昆线八渡1997.7体积500万m3 ，威胁车站安全，治理费9000万元 武隆基岩滑坡重庆武隆县2001.5.1造成79人死亡，摧毁9层楼房一幢作用于滑坡的因素作用因素对滑坡的作用自 然 因 素风化作用岩土体的强度降雨(雪)滑体重量和下滑力；滑带土强度和抗滑力 ；灌入裂缝产生静水压力 ；地下水位地下水变化滑

6、带土孔隙水压力；减小抗滑力 ；动水压力和下滑力 ；潜蚀或溶 蚀滑带抗滑力 河流冲刷斜坡高度和坡脚陡度和应力 ；抗滑支撑力 地震下滑力 ；抗滑力 ；滑带土液化 崩塌加载坡体重量和下滑力 ；地表水下渗人 为 因 素开挖坡脚坡脚应力 ，抗滑力 坡上加载坡体重量和下滑力 ；地表水下渗 灌溉水下渗滑体重量和下滑力 ，地下水位 ，滑带土孔隙压力 ，抗滑力采空塌陷下滑力 ；滑带松弛、地表水下渗，抗滑力爆破振动下滑力 ；破坏滑带，抗滑力破坏植被地表水下渗和下滑力 ，抗滑力形态形态排水排水支挡支挡加固加固滑动区搬滑动区搬 出物质出物质 抗滑区增抗滑区增 加物质加物质 减缓斜坡减缓斜坡 坡度坡度地表排水地表排水

7、渗水材料渗水材料 坑道排水坑道排水 种植植物种植植物挡土墙挡土墙 桩、墩桩、墩 支撑扶壁支撑扶壁 固定网固定网锚栓锚栓 土钉土钉 锚杆锚杆 注浆注浆 种植植物种植植物国际岩土学会滑坡治理措施抗滑挡墙抗滑挡墙工程实例1抗滑桩排抗滑桩排工程实例2预应力锚索框架预应力锚索框架工程实例3锚索抗滑桩和锚索地梁锚索抗滑桩和锚索地梁工程实例4坡脚锚索抗滑桩，中部锚索框架坡脚锚索抗滑桩，中部锚索框架工程实例5坡脚锚索抗滑桩，以上锚索地梁坡脚锚索抗滑桩，以上锚索地梁工程实例6同上同上工程实例7坡脚桩板墙坡脚桩板墙工程实例8路下锚索抗滑桩，路上锚索框架路下锚索抗滑桩，路上锚索框架工程实例9锚索框架锚索框架工程实例

8、10锚索框架与锚索桩结合锚索框架与锚索桩结合工程实例11锚杆框架锚杆框架工程实例12六棱砖植草防护六棱砖植草防护工程实例13边坡排水沟边坡排水沟工程实例14工程实例15泄水盲洞泄水盲洞平孔排水孔钻进平孔排水孔钻进工程实例16坡脚平孔排水坡脚平孔排水工程实例17边坡上土单元自重为：边坡上土单元自重为：下滑力：下滑力：抗滑力：抗滑力：安全系数：安全系数：当当 时，干砂天然休止角时，干砂天然休止角= =内摩擦角内摩擦角所以当坡角小于土的内摩擦角时边坡稳定所以当坡角小于土的内摩擦角时边坡稳定无粘性土坡的稳定分析1 z瑞典圆弧法瑞典圆弧法 基本假定基本假定均质粘性土坡滑动时其滑动面常近似为圆弧形态。假定

9、滑动面以上的土均质粘性土坡滑动时其滑动面常近似为圆弧形态。假定滑动面以上的土 体为刚性体，即设计中不考虑滑动土体内部的相互作用力。假定土坡稳定属体为刚性体，即设计中不考虑滑动土体内部的相互作用力。假定土坡稳定属 于平面应变问题。于平面应变问题。粘性土坡的稳定分析1费伦纽斯条分法费伦纽斯条分法（瑞典条分法或（瑞典条分法或FelleniusFellenius法）法） 1 1、假设圆弧滑动面，确定圆心和半径；、假设圆弧滑动面，确定圆心和半径； 2 2、把滑动土体分成若干条（条分法）；、把滑动土体分成若干条（条分法）； 3 3、建立土条的静力平衡方程求解、建立土条的静力平衡方程求解( (取单位厚度计算

10、）取单位厚度计算）O RWi EiXiEi+1Xi+1粘性土坡的稳定分析2粘性土坡的稳定分析3假设各土条间的合力假设各土条间的合力S Si i，S Si+1i+1平行于滑动面，并且相等（平行于滑动面，并且相等（S Si i= =S Si+1i+1) )。土条的静力平衡方程，垂直于滑动面土条的静力平衡方程，垂直于滑动面破滑动面上的土的抗剪强度：破滑动面上的土的抗剪强度：WiEiXiEi+1Xi+1SiSi+1考虑力距平衡对假设圆心考虑力距平衡对假设圆心OO取矩取矩滑动力矩滑动力矩= =抗滑力矩抗滑力矩粘性土坡的稳定分析4粘性土坡的稳定分析5简单土坡最危险滑动面简单土坡最危险滑动面简单土坡简单土坡

11、指土坡坡面单一、土质均匀的土坡。指土坡坡面单一、土质均匀的土坡。 根据土坡坡度或坡角根据土坡坡度或坡角q q，由表，由表5.25.2查查 得相应的得相应的a a，b b角数值。角数值。 根据根据a a角由坡角脚角由坡角脚A A点作点作AEAE线，使线，使 EAB=EAB=a a；根据；根据b b角，由坡顶角，由坡顶B B点点 作作BEBE线，使与水平线夹角为线，使与水平线夹角为b b。 AEAE与与BEBE交点交点E E，为，为j j=0=0时土坡最时土坡最 危险滑动面的圆心。危险滑动面的圆心。 由坡脚由坡脚A A点竖直向下取点竖直向下取HH值，然后值，然后 向土坡方向水平线上取向土坡方向水平

12、线上取4.5H4.5H处为处为D D点。点。 作作DEDE直线向外延长线附近，为直线向外延长线附近，为j j00 时土坡最危险滑动面的圆心位置。时土坡最危险滑动面的圆心位置。 在在DEDE延长线上选延长线上选3 35 5点作为圆心，计算各自的土坡稳定安全系数，按一点作为圆心，计算各自的土坡稳定安全系数，按一 定的比例尺，将定的比例尺，将KK的数值画在圆心的数值画在圆心OO与与DEDE正交的线上，并连成曲线。取曲线正交的线上，并连成曲线。取曲线 下凹处的最低点，作直线与下凹处的最低点，作直线与DEDE正交。正交。 同理，另一方向，同理，另一方向，即为所求最危险滑动面的圆心位置。，即为所求最危险滑

13、动面的圆心位置。【例题例题】一均质粘性土坡，高一均质粘性土坡，高5m5m，坡度为，坡度为1:21:2，土的内摩擦角，土的内摩擦角1515 。粘聚力粘聚力 10kPa10kPa，重度，重度18kN/m318kN/m3，试用条分法计算土坡的稳定安全系数。，试用条分法计算土坡的稳定安全系数。例题例题【解解】 (1)(1)按比例结出土坡剖面图，假定滑弧圆心及相应的滑弧位置。因为是均质土按比例结出土坡剖面图，假定滑弧圆心及相应的滑弧位置。因为是均质土 坡，其坡度为坡，其坡度为1:21:2，由教材表，由教材表5-25-2，查得，查得b b1 125 25 ，b b2 235 35 ，作，作EOEO的延长线

14、的延长线 ，在该延长线上取任一点，在该延长线上取任一点OO1 1作为第一次试算的滑弧中心，通过坡脚作相应的作为第一次试算的滑弧中心，通过坡脚作相应的 滑弧滑弧ACAC，其半径为，其半径为R R10.4m10.4m。 (2)(2)将滑动土体将滑动土体ABCABC分成若干土条，并对土条进行编号。为了计算方便，土条分成若干土条，并对土条进行编号。为了计算方便，土条 宽度可取滑弧半径的宽度可取滑弧半径的1/101/10，即，即b b0.1R0.1R1.04m1.04m。土条编号如例图所示。土条编号如例图所示。 (3)(3)量出各土条中心高度量出各土条中心高度h hi i，并列表计算，并列表计算sins

15、ina ai i，coscosa ai i等值等值( (见下表见下表) )。(4)(4)量出滑弧中心角量出滑弧中心角q q8080 ，计算滑，计算滑弧长度弧长度(5)(5)计算稳定安全系数计算稳定安全系数KK，将以上计算结果代入式，得到第一次试算的稳定安，将以上计算结果代入式，得到第一次试算的稳定安 全系数。为全系数。为例题(6)(6)假定几个可能的滑动面，重复假定几个可能的滑动面，重复(1)(5)(1)(5)，分别计算相应的，分别计算相应的KK值，其中值，其中KKminmin所所 对应的滑动面则为最危险滑动面。当对应的滑动面则为最危险滑动面。当KKminmin1 1时，土坡是稳定的，根据工程

16、性时，土坡是稳定的，根据工程性 质，一般可取质，一般可取1.11.11.51.5。由上述算例可知，土坡稳定计算工作量大。初学者计算一个滑动圆弧需由上述算例可知，土坡稳定计算工作量大。初学者计算一个滑动圆弧需 2 2小时左右。大型水库土坝稳定计算，上、下游坝坡每一种水位需计算小时左右。大型水库土坝稳定计算，上、下游坝坡每一种水位需计算5050 8080个滑动圆弧，画出安全系数的等高线，才能找出最小的安全系数个滑动圆弧，画出安全系数的等高线，才能找出最小的安全系数KKminmin。可。可 见这种试算法工作量很大，可采用计算机求解。见这种试算法工作量很大，可采用计算机求解。例题基坑支护技术基坑支护技术 挡土结构：挡土结构： 1. 1.重力坝式：用深层搅拌旋喷