边坡计算方法总结

土坡稳定分析 边坡指具有倾斜坡面的岩土体 天然边坡 人工边坡 由于边坡表面倾斜 在岩土体自重及其它外力作用下 整个岩土体都有从高处向低处滑动的趋势 边坡丧失其原有稳定性 一部分岩土体相对另一部分岩土体发生滑动的现象称为滑坡 土坡 岩坡 引起滑坡的原因 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 稳定平衡遭到破坏 剪应力达到抗剪强度的起因有二 1 剪应力增加 2 土体本身抗剪强度减小 引起滑坡的原因 无粘性土坡稳定分析 由于无粘性土土粒之间无粘聚力 因此 只要位于坡面上的土单元能够保持稳定 则整个土坡就是稳定的 粘性土坡整体圆弧滑动 粘性土由于土粒间存在粘聚力 发生滑坡时是整块土体向下滑动 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 按平面问题考虑 将滑动面以上土体看作刚体 并以它为脱离体 分析在极限平衡条件下其上各种作用力 而以整个滑动面上的平均抗剪强度与平均剪应力之比来定义土坡的安全系数 整体圆弧滑动稳定分析 u 0分析法 一般情况下 土的抗剪强度是随着滑动面上的法向力的改变而变化的 对于饱和粘土 在不排水剪条件下 u 0 则有 f cu 条分法及其受力分析 假定滑坡体和滑面以下土体均为不变形的刚体 滑面为连续面 滑面上各点的法向应力采用条分法获得 分析每一土条受力 根据滑块刚体极限平衡条件 假定整个滑面上各点的安全系数相等 确定安全系数 条分法及其受力分析 土条间法向作用力 土条间切向作用力 安全系数Fs n 2n 2 n 1 1 条分法及其受力分析 将土坡作为平面问题 对每个土条可分别列两个正交方向的静力平衡方程和一个力矩平衡方程3n个方程 常用条分法 瑞典条分法简化的bishop条分法杨布条分法不平衡推力法 瑞典条分法 假设滑动面为圆弧 不考虑条间力 减少2n 2个未知量 瑞典条分法 有地下水和稳定渗流时安全系数的计算 考虑地震作用时安全系数计算 在地震区 由于地壳的振动而引起动力作用 将影响到边坡的稳定性 在分析时必须予以考虑 根据规范推荐的方法 采用拟静力法 假定在地震时每一土条重心处作用着一个水平向的地震惯性力 对于设计烈度为8 9度的建筑物 则同时还要加上一个竖向的地震惯性力 由于这两个惯性力的影响 边坡的安全系数将减小 Bishop条分法 假定滑动面为圆弧面 考虑了土条侧面的作用力 假定各土条底部滑动面上的抗滑安全系数相同 即等于滑动面的平均安全系数 Bishop采用了有效应力方法推导公式 该法也可用总应力分析 Bishop 总应力分析 非圆弧滑动面土坡稳定分析 无粘性土坡滑面一般为平面 均质粘性土坡滑面一般为圆弧面当边坡中存在明显的软弱夹层时 或在层面倾斜的岩面上填筑土堤 挖方中遇到裂隙比较发育的岩土体或有老滑坡体等滑坡将在软弱面上发生 其破坏面将与圆柱面相差甚远 圆弧滑动分析的瑞典条分法和Bishop法不再适用Janbu和不平衡推力传递法 杨布普遍条分法 基本假设和受力分析 假定土条间合力作用点位置为已知 这样减少了n 1个未知量 条间作用点位置对土坡稳定安全系数影响不大 一般假定其作用于土条底面以上1 3高度处 这些作用点连线称为推力线 杨布普遍条分法 杨布法计算公式 力平衡 力矩平衡 杨布普遍条分法 杨布法计算公式 边界条件 安全系数的定义和莫尔 库仑准则 安全系数 杨布普遍条分法 杨布法计算公式 计算步骤 1 2 3 4 杨布条分法基本可以满足所有的静力平衡条间 所以是 严格 方法之一 但其推力线的假定必符合条间力的合理性要求 即土条间不产生拉力和剪切破坏 不平衡推力传递法 基本假设和受力分析 山区土坡往往覆盖在起伏变化的基岩上 土坡失稳多数沿这些界面发生 形成折线滑动面 对这类边坡的稳定分析可采用不平衡推力传递法 不平衡推力传递法 计算公式推导 力平衡 莫尔库仑准则 不平衡推力传递法 计算步骤 不平衡推力传递法计算时 先假设安全系数为1 然后从坡顶的一条开始逐条向下推求Pi 直至求出最后一条的推力Pn Pn必须为零 否则要重新假定安全系数 重新计算 使用不平衡推