chpt土坡稳定分析PPT课件

1、第七章 土坡稳定分析河海大学河海大学 岩土工程研究所岩土工程研究所Research Institute of Geotechnical Engineering, Hohai UniversityChapter 7 Slope Stability第1页/共34页第一节 概述 Introduction 土坡：具有倾斜坡面的土体。 边坡：具有倾斜坡面的岩土体。 土坡种类：天然土坡、人工土坡。第2页/共34页n滑坡?第一节 概述 Introduction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滑坡前征兆：坡顶下沉，坡脚隆起。第3页/共34页第一节 概述 Introductio

2、nn滑坡原因?滑坡的根本原因: 边坡中土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度。滑坡的具体原因： （1）滑面上的剪应力增加：如填土作用使边坡的坡高增加、渗流作用使下滑力产生渗透力、降雨使土体饱和，容重增加、地震作用等； （2）滑面上的抗剪强度减小：如浸水作用使土体软化、含水量减小使土体干裂，抗滑面面积减小、地下水位上升使有效应力减小等。第4页/共34页第一节 概述 Introductionn假定：平面应变问题n无粘性土无粘性土: : 平面平面n均质粘性土均质粘性土: : 光滑曲面，圆弧光滑曲面，圆弧n非非均质粘性土均质粘性土: : 复合滑动面复合滑动面.滑动面形状： Rupture plan

3、e Slope in cohesionless soil 最危险滑动面及土坡稳定安全系数的大小都是试算找出第5页/共34页72 无粘性土的土坡稳定n一般情况下的无粘性土土坡稳定第6页/共34页下滑力72 无粘性土的土坡稳定n有渗流情况下的无粘性土土坡稳定抗滑力顺坡出流第7页/共34页粘性土颗粒之间存在粘结力，导致土坡整块下滑趋势73 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法n整体圆弧滑动稳定分析稳定安全系数定义为：滑动面上平均抗剪强度与平均剪应力之比对均质土坡、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；第8页/共34页73 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法n整体圆弧滑动稳定分

4、析对O点力矩平衡：安全系数：第9页/共34页73 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法n整体圆弧滑动稳定分析根据莫尔库伦破坏准则：安全系数：对饱和粘土，在不排水条件下：u0u0分析法第10页/共34页73 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法n整体圆弧滑动稳定分析粘性土坡，竖向裂缝：安全系数：uacKcz220因为u= 0 ，Ka=1滑弧变短第11页/共34页73 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法n最危险滑弧的寻找手工计算，工作量大；计算机计算，程序容易实现1、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；3、比较所有安全系数，选最小值；对0 滑面上各点的强度不同；前面的公式就不

5、能进行计算：条分法。第12页/共34页73 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法二、条分法及其受力分析极限平衡分析的条分法：土体为不变形刚体滑动体内土条n，第i土条上的力和未知数：1、重力：Wi=ribihi；都为已知量；2、底面反力：Ni和Ti;3、比较所有安全系数，选最小值；第13页/共34页74 瑞典条分法一、基本假定和基本公式不考虑条间力：滑动体内土条n，第i土条上的力和未知数：1、重力：Wi=ribihi；都为已知量；2、底面反力：Ni和Ti：siiiiisfiiFtgNl clFTRlFRWisfiiisinRTRWiiisiniiiiiiisWWlcFsin)tancos(底面法向静力

6、平衡:iiiWNcos第14页/共34页74 瑞典条分法一、基本假定和基本公式iiiiiiisWWlcFsin)tancos(iiiiiiiiisWbuWlcFsintancos)(土条底面孔隙水应力已知时，可用有效应力法进行计算：第15页/共34页二、成层土和坡顶有超载时)(2211mimiiiiiiihhhbW imimiiiiiimimiiiiiiiishhhbtghhhblcFsincos)(2211221174 瑞典条分法n成层土第16页/共34页n坡顶有超载时iiiiiiiiisqbWtgqbWlcFsin)(cos)(74 瑞典条分法第17页/共34页74 瑞典条分法三、有地下水

7、和稳定渗流时iiiiiiiiiiiiiiishhbhhblcFsin)(tancos)(2121土坡部分浸水：土条底面孔隙水应力已知时，可用有效应力法进行计算：iiiiiiiiisWbuWlcFsintancos)(基本公式：第18页/共34页74 瑞典条分法三、有地下水和稳定渗流时1、流网法土坡中有稳定渗流：iiwiaiJiiiwiidaidJRTdJRWiiiiisinRdJhhbhhblcFiiiiiiiiiiiiiiiiis/sin)(tancos)(2121第19页/共34页74 瑞典条分法三、有地下水和稳定渗流时2、代替法土坡中有稳定渗流：代替法：用浸润线一下，坡外水位以上所包围的

8、同体积的水重对滑动圆心的力矩来代替渗流力对圆心的滑动力矩的方法。第20页/共34页74 瑞典条分法三、有地下水和稳定渗流时2、代替法土坡中有稳定渗流：iiiwiiiiiiiiiiiiiiiiiiisbhbhhhtghhhblcFsinsincos)(2321321iiiiisatiiiiiiiiiiiiisbhhhtgbhhhlcFsincos321321第21页/共34页74 瑞典条分法四、地震情况下惯性力法（拟静力法）：RMQWtgQQWlcFciiiiiiiiiiissinsincos第22页/共34页第五节 毕肖普法n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

9、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和切向抗剪力取土条竖直方向力的平衡0cossiniiiiiiiiluNTXW 第23页/共34页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向力的作用线通过圆心第五节第五节 毕肖普法毕肖普法)sin1(1iiisiiiiiilcFbuXWmNisiiiFtgmsincos0sinRTRWRTxWiiiiiiiiiiiiiiiisWtgXbuWbcmFsin10iX假定：计算时（1）假定等于Fs=1, 计算moi; (2) 计算Fs；（3）据计算得的Fs计算moi; （4）重复(2)

10、-(3)iiiiiiiiisWtgbuWbcmFsin1第24页/共34页n注意事项： 第五节第五节 毕肖普法毕肖普法(1) 对于为i负值的那些土条，要注意会不会使mi趋近于零。如果是这样，简化毕肖普条分法就不能使用，因为此时，会趋于无限大，这显然是不合理的。当任一土条的mi小于或等于0.2时，计算就会产生较大的误差，此时最好采用别的方法。(2)当坡顶土条的很大 i时，会使该土条出现Ni0，此时可取它的Ni=0计算.第25页/共34页n总应力分析 第五节第五节 毕肖普法毕肖普法iiiiiiisWtgWbcmFsin)(1习题：71，72第26页/共34页第六节第六节 工程中的土坡稳定计算工程中的土坡稳定计算iiiiiiiiiiiiiiishhbtghhblcFsin)(cos)(2121第27页/共34页第六节第六节 工程中的土坡稳定计算工程中的土坡稳定计算iiwiaiJiiiwiidaidJ第28页/共34页第六节第六节 工程中的土坡稳定计算工程中的土坡稳定计算iiiwiiiiiiiiiiiiiiiiiiisbhbhhhtghhhblcFsinsincos)(2321321iiiiisatiiiiiiiiiiiiisbhhhtgbhhhlcFsincos32132