《高教社2024土力学教学课件07第7章《土坡稳定分析》》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高教社2024土力学教学课件07第7章《土坡稳定分析》（93页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1/932/933/93一、滑坡案例一、滑坡案例新新滩滑坡滑坡4/93一、滑坡案例一、滑坡案例意大利瓦依昂意大利瓦依昂(Vajont)水水库5/93一、滑坡案例一、滑坡案例水水库的的岸岸坡坡由由分分层的的石石灰灰岩岩组成成。水水库蓄蓄水水后后在在1960年年10月月发现上上坡坡附附近近有有主主要要裂裂隙隙，同同时直直接接在在沿沿河河的的陡陡坡坡上曾上曾经发生生过一次一次较小滑坡。小滑坡。此此时整整个个区区域域都都处于于运运动中中，运运动速速度度为每每天天只只有有若若干干个个1/10mm到到10mm以以上上。在在1963年年10月月9日日夜夜晚晚，岸岸坡坡发生生突突然然的的崩崩坍坍，在在一一分分
2、多多钟时间内内约有有2.5亿m3岩岩石石崩崩入入水水库，造成造成150250m的水浪。的水浪。下游的郞加朗市下游的郞加朗市镇遭到遭到毁灭性的破坏，数百人死亡。性的破坏，数百人死亡。6/93土坡稳定分析的用途岩土工程的两大基本问题之一土力学理论的综合应用工程需要的实用技术具有倾斜坡面的岩土体按照组成土坡岩土体的性质，分为土坡和岩坡按照成因分为天然土坡和人工土坡土坡丧失稳定性后，一部分岩土体相对于另一部分岩土体发生滑动的现象。滑坡边坡二、土坡稳定概述二、土坡稳定概述7/93坡肩坡顶坡高 坡角坡面坡脚坡底滑坡壁滑面滑体滑坡前缘土坡及滑坡体组成要素土坡要素土滑坡要素二、土坡稳定概述二、土坡稳定概述8/
3、93滑坡要素二、土坡稳定概述二、土坡稳定概述9/93滑坡表面台坎滑坡要素二、土坡稳定概述二、土坡稳定概述10/93滑坡上缘裂缝滑坡要素二、土坡稳定概述二、土坡稳定概述11/93滑坡形成的滑坡形成的高陡台坎高陡台坎滑坡要素二、土坡稳定概述二、土坡稳定概述12/93滑坡后壁滑坡要素二、土坡稳定概述二、土坡稳定概述13/93滑坡侧壁滑坡要素二、土坡稳定概述二、土坡稳定概述14/93土坡的类别天然土坡：由地质作用形成的土坡，山坡、江河岸坡等。稳定性由组成坡体的工程地质、水文地质条件和岩土体力学性质决定。人工土坡：由人工挖、填形成的坡面，如基坑、渠道、土石坝、路堤的土坡。稳定性受岩土体的性质、施工质量、
4、地下水等控制。二、土坡稳定概述二、土坡稳定概述15/93土坡的类别天然土坡江、河、湖、海岸坡二、土坡稳定概述二、土坡稳定概述16/93土坡的类别天然土坡山、岭、丘、岗、天然坡二、土坡稳定概述二、土坡稳定概述17/93土坡的类别人工土坡挖方：沟、渠、坑、池露天矿二、土坡稳定概述二、土坡稳定概述18/93土坡的类别人工土坡填方：堤、坝、路基、堆料小浪底土石坝二、土坡稳定概述二、土坡稳定概述19/93滑坡征兆土坡：坡顶开裂并下沉，坡脚附近地面有较大的侧向位移并微微隆起。过程相对稍长。岩坡：由裂缝初始开展起，串通软弱结构面形成连续滑面，在荷载突然变化（降雨、地震等）的诱因作用下发生滑动。具有突然性，难
5、以准确预报。二、土坡稳定概述二、土坡稳定概述20/93滑坡成因根本原因：岩土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度，稳定遭到破坏。其他要素1剪应力增加因素：荷载增加因素有降雨、渗流力、坡面上加荷、振动（地震、打桩）；2抗剪强度减小因素：孔隙应力增加、干裂和冻融、夹层泥化、膨胀收缩反复、蠕变等。二、土坡稳定概述二、土坡稳定概述21/93滑坡治理人工土坡：设计断面合理，加固措施得当土坡稳定分析假定：平面应力问题滑坡体两端对岩土体的滑动阻力，对岩土体稳定性的影响很难正确确定，通常不考虑其影响，简化为平面应力问题，大多数情况下可行。天然遍坡：监测动态，控制稳定性影响因素，除险加固处理二、土坡稳定概述
6、二、土坡稳定概述22/93滑动面的形状均质无黏性土土坡：近似为一平面破裂面无黏性土土坡二、土坡稳定概述二、土坡稳定概述23/93滑动面的形状均质黏性土土坡：为一光滑的曲面，顶部曲率半径较小，常垂直于坡顶，底部比较平缓。稳定计算时滑面形状稍有变化对安全系数影响不大，常假定为柱面，剖面上为圆弧。均质黏性土：光滑曲面（圆柱面/圆弧）土楔体二、土坡稳定概述二、土坡稳定概述24/93滑动面的形状非均质多层土或含软弱夹层的土坡：往往沿着软弱夹层的层面发生滑动，滑动面常常是直线和曲线组成的复合滑动面。非均质的多层土或含软弱层的土坡：复合滑动面岩基复合滑动面软弱夹层二、土坡稳定概述二、土坡稳定概述25/93二
7、、土坡稳定概述二、土坡稳定概述滑动面的位置确定的位置：为明显的薄弱环节，裂缝、软弱夹层、老滑坡体滑动面。岩坡滑动的面一般是软弱面，形态和位置是确定的。可能的位置：假定若干滑动面，计算每一个画面对应的安全系数，最小安全系数对应的滑动面，为最危险的滑动面。均质土坡滑面位置：受土的性质、坡度、硬土层埋深影响。一般情况下，安全系数可用，滑面位置差别较大。26/93三、本堂小结三、本堂小结土坡稳定概述土坡稳定概述2 21 1滑坡案例滑坡案例27/9328/93一、一般情况下的无黏性土土坡一、一般情况下的无黏性土土坡均质无黏土土坡稳定分析原则12位于坡面上的土体单元的稳定状态与整个坡体的稳定状态相同在干坡
8、和完全浸水条件下，无黏性土粒间无黏结力。29/93下滑力单元体对其下土体的压力单元体下土体提供的抗滑力单元体下土体提供的支撑力单元体下土体可提供的最大抗滑力一、一般情况下的无黏性土土坡一、一般情况下的无黏性土土坡30/93二、有渗流情况下的无黏性土坡二、有渗流情况下的无黏性土坡顺坡出流单元体自重下滑力总下滑力直接考虑渗流力影响时，土体自重为浮重度。31/93二、有渗流情况下的无黏性土坡二、有渗流情况下的无黏性土坡单元体对其下土体的压力单元体下土体提供的抗滑力单元体下土体提供的支撑力单元体下土体可提供的最大抗滑力坡面有顺坡渗流时，无黏性土坡的安全系数较无渗流时降低近一半。32/93三、本堂小结三
9、、本堂小结有渗流情况下的无黏性土坡有渗流情况下的无黏性土坡2 21 1一般情况下的无黏性土土坡一般情况下的无黏性土土坡33/9334/93整体圆弧滑动分析整体圆弧滑动分析黏土土坡稳定分析原理坡面上任一单元体的稳定条件不能用来代表整个土坡的稳定条件。黏性土的黏结力使得滑体整体滑动。按平面应力问题考虑，将滑体视作刚体。以滑体为脱离体，分析其在极限平衡状态下的受力。123435/93黏土土坡稳定安全系数安全系数：整个滑动面上的平均抗剪强度与平均剪应力之比；假定滑动面为圆柱面，截面为圆弧，安全系数可以定义为，滑动面上最大抗滑力矩与滑动力矩之比。整体圆弧滑动分析整体圆弧滑动分析36/93黏土土坡稳定安全
10、系数计算方法力矩平衡条件ABCORWNd整体圆弧滑动分析整体圆弧滑动分析37/93黏土土坡稳定安全系数计算方法(=0)饱和黏土在不排水条件下内摩擦角为零，滑面上的强度为常数。ABCORWNd整体圆弧滑动分析整体圆弧滑动分析38/93黏性土坡，竖向裂缝，滑弧变短。安全系数ABCORWdA整体圆弧滑动分析整体圆弧滑动分析39/93最危险滑动面上的安全系数滑弧圆心位置的范围（潘家铮法）假定一系列滑动面，不同的圆心对应不同的半径，利用电算手段，计算安全系数；选择最小值作为该土坡的安全系数。坡面垂直平分线；坡面中点竖直线；坡面中点为圆心，1/4坡长圆弧；坡面中点为圆心，5/4坡长圆弧。整体圆弧滑动分析整
11、体圆弧滑动分析40/93滑弧圆心位置规定相邻圆心的距离，计算有限个圆心的安全系数。在4条线合围的区域内；垂直平分线ABCR中点竖直线OO整体圆弧滑动分析整体圆弧滑动分析41/93四、本堂小结四、本堂小结1 1黏性土土坡的整体圆弧滑动黏性土土坡的整体圆弧滑动42/9343/93一、条分法及受力分析一、条分法及受力分析土坡分条的目的 0 时，滑面上的抗剪强度不是常数，需要求得滑面上的法向应力来计算抗剪强度；滑面上不同位置的法向应力不同；将滑块刚体分条，分别求得每个土条在滑面位置的法向应力；每个土条的法向应力均匀分布。123444/93一、条分法及受力分析一、条分法及受力分析OBCR12inn-1N
12、iTiWiZiEiZi+1Ei+1XiXi+1Abi45/93一、条分法及受力分析一、条分法及受力分析土条自重：Wi，共计n个，已知量；土条底面法向、切向反力：Ni，Ti相互关联，共计n个未知量土条受力状态土条间法向力(大小、作用点)：Ei，Zi，共计2(n-1)个未知量土条间切向力：Xi，无作用点，共计n-1个未知量安全系数：Fs，共计1个未知量。未知量共计4n-2个46/93二、基本假定和基本公式二、基本假定和基本公式OBCR12inn-1NiTiWiAbihi基本假定：滑动面为连续的圆弧面，滑动体和滑动面以下土体为不变形的刚体，不考虑条间47/93二、基本假定和基本公式二、基本假定和基本
13、公式土条i上的受力重力:OBCR12inn-1NiTiWiAbihi法向平衡:底面反力：Ni 和Ti48/93二、基本假定和基本公式二、基本假定和基本公式底面法向力平衡：Ni=Wicosi底面切向力平衡：Ti=Wisini底面提供的最大抗滑力：Tif=Ci li+Ni tani安全系数定义为最大抗剪力与实际发生的抗剪力之比：Fs=Tif /TiTi=(Cili+Ni tani)/FsiNiTiWibihii土条i上的受力49/93基本公式所有作用力对滑弧圆心取力矩平衡二、基本假定和基本公式二、基本假定和基本公式iTiWibihii50/93已知土条i 在滑面上的孔隙水应力ui孔隙水应力ui 为
14、球应力，计算有效重力时为（Wi-uibi）黏聚力和内摩擦角用有效应力指标三、安全系数三、安全系数iNiTiWibihiiui li有效应力形式的安全系数51/93三、安全系数三、安全系数瑞典条分法计算步骤圆心O，半径RCORAbBni12iNiTiWi i分条编号列表计算Wi、bi、i计算Fsi变化圆心O和半径RFs最小END52/93四、本堂小结四、本堂小结瑞典条分法瑞典条分法基本假定和公式基本假定和公式2 21 1瑞典条分法瑞典条分法受力状态受力状态瑞典条分法瑞典条分法安全系数安全系数3 353/9354/93一、基本假定一、基本假定OBCR12inn-1NiTiWiZiEiZi+1Ei+
15、1XiXi+1Abi iui li考虑条间滑动面为圆弧；法向力和切向力各土条底部滑面上的安全系数相等，与平均安全系数相同。12355/93二、有效应力分析二、有效应力分析土条i 竖直方向静力平衡OBCR12inn-1NiTiWiZiEiZi+1Ei+1XiXi+1Abi iui li56/93二、有效应力分析二、有效应力分析WiXiEiNiui liTi i对滑体圆心力矩平衡，条间力的力矩抵消，滑面法向反力通过圆心。57/93二、有效应力分析二、有效应力分析WiXiEiNiui liTi i假定Xi=0简化毕肖普法仅影响Fs 1%58/93三、总应力分析三、总应力分析 假定Xi=059/93三
16、、总应力分析三、总应力分析毕肖普法计算步骤圆心O，半径R设Fs=1.0计算miEND计算FsYES分条并计算Wi，bi，iNO60/93三、总应力分析三、总应力分析注意事项若土条的 i为负值，可能使mi 趋近于零，Ni 会趋于无限大，产生错误当mi小于或等于0.2时，计算就会产生较大的误差，改用其它方法若土条的 i为负值，可能使mi趋近于零，Ni会趋于无限大，产生错误61/93四、本堂小结四、本堂小结毕肖普毕肖普(Bishop)条分法条分法有效应力分析有效应力分析2 21 1毕肖普毕肖普(Bishop)条分法条分法基本假定基本假定毕肖普毕肖普(Bishop)条分法条分法总应力分析总应力分析3 362/9363/93成层土土坡的安全系数一、工程案例一、工程案例土条自重计算黏聚力和内摩擦角按土条的滑面所在土层位置取值。OBCRiNiTiWiAbih2ih1ih3i64/93有地下水时的安全系数整体分析静水位下水体P1、P2、Gw1三者构成平衡力系；静水条件下周界上的水压力对滑体的影响可以用所受浮力代替。OBCRiNiTiWiAbih2ih1iP1P2Gw1一、工程案例一、工程案例65/93
