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1、第七章第七章 土坡稳定分析土坡稳定分析 坡顶坡面坡角坡趾坡高具有倾斜面的土体具有倾斜面的土体v1天然土坡 江、河、湖、海岸坡v1天然土坡天然土坡贵州洪家渡 山、岭、丘、岗、天然坡山、岭、丘、岗、天然坡v2人工土坡人工土坡 挖方：沟、渠、坑、池挖方：沟、渠、坑、池露露天天矿矿土坡丧失其原有稳定性，一部分土体相对与另土坡丧失其原有稳定性，一部分土体相对与另一部分土体滑动的现象称滑坡一部分土体滑动的现象称滑坡滑坡滑坡滑坡的根本原因滑坡的根本原因: 边坡中土体内部某个面上的剪应边坡中土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度。力达到了它的抗剪强度。滑坡的形式滑坡的形式滑坡前征兆：坡顶下沉，坡脚隆起。滑
2、坡前征兆：坡顶下沉，坡脚隆起。边坡稳定的因素：边坡稳定的因素：1.土体的类型：土体的类型： c、 大土坡安全大土坡安全2.边坡的几何形状：坡高越高、坡角越大越不安全边坡的几何形状：坡高越高、坡角越大越不安全3.荷载：荷载：4.土体中水的影响：土体中水的影响：降雨、蓄水、使岩土软化；水流冲刷使坡脚变陡；降雨、蓄水、使岩土软化；水流冲刷使坡脚变陡；存在渗透力存在渗透力5.振动：爆破、地震引起土体抗剪强度减小振动：爆破、地震引起土体抗剪强度减小的的因因素素造造成成土土坡坡失失稳稳内在因素：内在因素：土体自身抗剪强度的降低土体自身抗剪强度的降低外在因素：外在因素：剪应力的增加剪应力的增加1996 年发
3、生在美国加州的年发生在美国加州的 La Conchita ，因居民已提前撤离，因居民已提前撤离，固未造成人员伤亡固未造成人员伤亡2001年年5月月1日武隆县县城日武隆县县城发生一起山体滑坡，发生一起山体滑坡，致使一幢致使一幢8层楼房垮塌，层楼房垮塌，违章建筑是造成山体滑违章建筑是造成山体滑坡重要原因坡重要原因城市中的滑坡问题（香港，重庆）填方挖方香港香港1900年建市，年建市，1977年成立土力工程署年成立土力工程署港岛港岛1972 Po Shan 滑坡滑坡 ( 20,000 m3)(67 死、死、20 伤伤)滑动面形状：滑动面形状：n无粘性土无粘性土: 平面平面破裂面破裂面n均质粘性土均质粘
4、性土: 光滑曲面，圆弧光滑曲面，圆弧非非均质粘性土均质粘性土: 复合滑动面复合滑动面由多种土层组成或含软弱夹层的边坡若发生滑坡，由多种土层组成或含软弱夹层的边坡若发生滑坡，滑面形态复杂，一般称作复合滑面，复合滑面具滑面形态复杂，一般称作复合滑面，复合滑面具体形态要分析实际土层组成预测体形态要分析实际土层组成预测. 7.3平面滑动面的土坡稳定平面滑动面的土坡稳定7.2.1一般情况下的无粘性土土坡稳定一般情况下的无粘性土土坡稳定WTNaA1)对坡面对坡面 压力：压力：2)沿坡滑动力：沿坡滑动力：3）抗滑力：）抗滑力： 4)抗滑安全系数：抗滑安全系数： 例例. 无粘性土的边坡稳定性主要取决于无粘性土
5、的边坡稳定性主要取决于 (A) 坡角坡角 (B) 坡高坡高 (C) 坡角和坡高坡角和坡高例例.某无黏性土坡坡角某无黏性土坡坡角=24，内摩擦角，内摩擦角=36，则安全系数为，则安全系数为A.K=1.46 B. K=1.50 C.K=1.63 D. K=1.707.2.2有渗流情况下的无粘性土土坡稳定（顺坡渗流）有渗流情况下的无粘性土土坡稳定（顺坡渗流）1)下滑力下滑力2)抗滑力抗滑力自重：自重：渗透力：渗透力：顺坡出流顺坡出流3)安全系数：安全系数：一般要求一般要求K1.11.50K1.11.50坡面的铅直高度坡面的铅直高度(h)和水平宽度和水平宽度(l)的比叫做坡度或坡比的比叫做坡度或坡比
6、7.4粘性土土坡整体圆弧滑动粘性土土坡整体圆弧滑动整体圆弧滑动稳定分析整体圆弧滑动稳定分析粘性土颗粒之间存在粘结力，导致土坡整块下滑趋势粘性土颗粒之间存在粘结力，导致土坡整块下滑趋势对均质土坡、圆弧滑动面：对均质土坡、圆弧滑动面：稳定安全系数也可定义为：滑动面上最大抗滑力矩与滑动力矩之比；稳定安全系数也可定义为：滑动面上最大抗滑力矩与滑动力矩之比；1) 滑动力矩：滑动力矩：2)抗滑力矩抗滑力矩3)安全系数：安全系数：若有外部荷载若有外部荷载FL根据莫尔库伦破坏准则：根据莫尔库伦破坏准则：安全系数：安全系数：对饱和粘土：对饱和粘土：07.4.3最危险滑弧的寻找最危险滑弧的寻找12ROBA =0=
7、0 对于均质粘性土土坡对于均质粘性土土坡 =0 ，其最危险滑动面通过坡脚，其最危险滑动面通过坡脚 1、确定可能的圆心范围：、确定可能的圆心范围：2、对每个圆心，选择不同滑弧半径，计算各滑弧安全系数；、对每个圆心，选择不同滑弧半径，计算各滑弧安全系数；3、比较所有安全系数，选最小值；、比较所有安全系数，选最小值；圆心圆心 O 的确定：通过坡角的确定：通过坡角查表得坡底角和坡顶角查表得坡底角和坡顶角 1 和和2引两条直线引两条直线AO 和和 BO相交相交.2）一般粘土）一般粘土 0 OB12AHE2H4.5H采用采用Ordinary、Bishop、Janbu三种方法计算所得的三种方法计算所得的安全
8、系数分别为：安全系数分别为：2.680、2.702、2.660。 G-SLOPE观音岩水电站铅厂滑坡观音岩水电站铅厂滑坡 本工况是在初始工况本工况是在初始工况的基础上考虑地震的作用，的基础上考虑地震的作用，水位线位于滑坡之下水位线位于滑坡之下 采用采用Ordinary、Bishop、Janbu三种方法计算所得的安全三种方法计算所得的安全系数分别为：系数分别为：0.639、0.749、0.630。表明该工况条。表明该工况条件下的滑坡体不稳定。件下的滑坡体不稳定。7.4.4 稳定系数法稳定系数法对于高度在对于高度在10m以下的均质土坡可以采用简化方法以下的均质土坡可以采用简化方法 ：稳定系数法稳定
9、系数法 边坡稳定的临界高度：边坡稳定的临界高度：Ns：稳定系数，与坡脚：稳定系数，与坡脚和土的内摩擦角有关，查图和土的内摩擦角有关，查图7.4.4条分法及其受力分析条分法及其受力分析极限平衡分析的条分法：土体为不变形刚体极限平衡分析的条分法：土体为不变形刚体滑动体内土条滑动体内土条n，第，第i土条上的力土条上的力1、重力：、重力：Wi=ribihi；都为已知量；都为已知量；2、底面反力：、底面反力：Ni和和Ti;3、比较所有安全系数，选最小值；、比较所有安全系数，选最小值；条分法及其受力分析：条分法及其受力分析：瑞典条分法瑞典条分法abcdiiOCRABHWiEiEi+1Xi+1NiTiXib
10、ihili假设：不考虑条间力，假设：不考虑条间力， 各土条的安全系数相等各土条的安全系数相等重力：重力：Wi=ribihi1）下滑力：）下滑力：2) 抗滑力：抗滑力：3)安全系数安全系数重力：重力：Wi=ribihi1）下滑力：）下滑力：2) 抗滑力：抗滑力：3)安全系数安全系数AORCibB-2-101234567NiTiWi毕肖甫毕肖甫（Bishop）法法有效应力分析有效应力分析作用力有：土条自重；作用于土条底面的切向抗剪力、有效法向反作用力有：土条自重；作用于土条底面的切向抗剪力、有效法向反力、孔隙水压力；在土条两侧分别作用有法向力和及切向力力、孔隙水压力；在土条两侧分别作用有法向力和及
11、切向力取土条竖直方向力的平衡取土条竖直方向力的平衡切向抗剪力切向抗剪力Xi整个滑动土体对圆心求力矩平衡：此时相邻土条之间整个滑动土体对圆心求力矩平衡：此时相邻土条之间侧壁作用力的力矩将互相低消，而各土条滑面上的法侧壁作用力的力矩将互相低消，而各土条滑面上的法向力的作用线通过圆心向力的作用线通过圆心切向抗剪力切向抗剪力土坡丧失其原有稳定性，一部分土体相对与另土坡丧失其原有稳定性，一部分土体相对与另一部分土体滑动的现象称滑坡一部分土体滑动的现象称滑坡1.滑坡滑坡滑坡的根本原因滑坡的根本原因: 边坡中土体内部某个面上的剪应边坡中土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度。力达到了它的抗剪强度。总总
12、结结2、 无粘性土的土坡稳定无粘性土的土坡稳定1)对坡面对坡面 压力：压力：2)沿坡滑动力：沿坡滑动力：3）抗滑力：）抗滑力： 4)抗滑安全系数：抗滑安全系数： 3、粘性土土坡稳定、粘性土土坡稳定1）下滑力：）下滑力：2)抗滑力抗滑力3)安全系数安全系数1.1.影响土坡稳定的因素有哪些影响土坡稳定的因素有哪些? ?答、影响边坡稳定的因素一般有一下几个方面：答、影响边坡稳定的因素一般有一下几个方面：（1 1）土坡作用力发生变化。例如由于在坡顶堆放材料或建造建）土坡作用力发生变化。例如由于在坡顶堆放材料或建造建筑物使坡顶受荷，或由于打桩、车辆行驶、爆破、地震等引起筑物使坡顶受荷，或由于打桩、车辆行
13、驶、爆破、地震等引起的震动改变了原来的平衡状态。的震动改变了原来的平衡状态。（2 2）土体抗剪的强度的降低。例如土体中含水量或孔隙水压力）土体抗剪的强度的降低。例如土体中含水量或孔隙水压力的增加。的增加。（3 3）静水压力的作用。例如雨水或地面水流入土坡中的竖向裂）静水压力的作用。例如雨水或地面水流入土坡中的竖向裂缝，对土坡产生侧向压力，从而促进捅破的滑动。缝，对土坡产生侧向压力，从而促进捅破的滑动。（4 4）地下水在土坝或基坑等边坡中的渗流常是边坡失稳的重要）地下水在土坝或基坑等边坡中的渗流常是边坡失稳的重要因素，这是因为渗流会引起动水力，同时土中的细小颗粒会穿因素，这是因为渗流会引起动水力
14、，同时土中的细小颗粒会穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流挟带而去，使土体的密实度下降过粗颗粒之间的孔隙被渗流挟带而去，使土体的密实度下降（5 5）因坡脚挖方而导致土坡高度或坡脚增大。）因坡脚挖方而导致土坡高度或坡脚增大。思考题思考题2 2. .试比较土坡稳定分析瑞典条分法、规范圆弧条分法、毕肖普试比较土坡稳定分析瑞典条分法、规范圆弧条分法、毕肖普条分法及杨布条分法的异同？条分法及杨布条分法的异同？3 3. .土坡稳定分析的条分法原理是什么？如何确定最危险的圆弧土坡稳定分析的条分法原理是什么？如何确定最危险的圆弧滑动面？滑动面？答：土坡稳定分析的条分法的基本原理是：假定土坡沿着圆弧答：土坡稳定分析的条分
15、法的基本原理是：假定土坡沿着圆弧面滑动、将圆弧滑动体若干竖直的土条，计算各土条对圆弧圆面滑动、将圆弧滑动体若干竖直的土条，计算各土条对圆弧圆心的抗滑动力矩与滑动力矩，由抗滑动力矩与滑动力矩之比心的抗滑动力矩与滑动力矩，由抗滑动力矩与滑动力矩之比（稳定安全系数）来判别土坡的稳定性。这时需要选择多个滑（稳定安全系数）来判别土坡的稳定性。这时需要选择多个滑动圆心，分别计算相应的安全系数，其中最小的安全系数对应动圆心，分别计算相应的安全系数，其中最小的安全系数对应的滑动面为最危险的滑动面。最小安全系数的滑动面为最危险的滑动面。最小安全系数K1K1为不稳定，为不稳定，K=1K=1为极限平衡，工程上要求的最小稳定安全系数为为极限平衡，工程上要求的最小稳定安全系数为Kmin=1.11.5Kmin=1.11.5，重要工程的，重要工程的KminKmin取较高值。最危险滑动面的圆心取较高值。最危险滑动面的圆心 费伦纽斯费伦纽斯
