土力学第七章土坡稳定分析

1、上海大学 土木工程系第七章 土坡稳定分析71 概述土坡：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。滑坡?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。71 概述滑坡原因?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。71 概述假定：

2、平面应变问题无粘性土: 平面均质粘性土: 光滑曲面，圆弧非均质粘性土: 复合滑动面.滑动面形状：71 概述最危险滑动面及土坡稳定安全系数的大小都是试算找出。72 无粘性土的土坡稳定一.一般情况下的无粘性土土坡稳定下滑力二.有渗流情况下的无粘性土土坡稳定抗滑力顺坡出流72 无粘性土的土坡稳定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一.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；对O点力矩平衡：安全系数：73 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法一

3、.整体圆弧滑动稳定分析73 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法一.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73 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法一.整体圆弧滑动稳定分析粘性土坡，竖向裂缝：安全系数：因为u= 0 ，Ka=1滑弧变短73 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法二.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；前面的公式就不能进行计算：条分法。73 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法三.条分法及其

4、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；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：底面法向静力平衡:74 瑞典条分法一、基本假定和基本公式土条底面孔隙水应力已知时，可用有效应力法进行计算：费伦纽斯近似确定最危险滑动面圆心位置的方法 74 瑞典条分法土坡坡度坡角i角a角b1:1.04528371:1.5334126351:2.02634

5、25351:3.0182625351:4.01403253674 瑞典条分法【例题7-1】有一简单黏土土坡，高25m，坡比12，填土的重度为 内摩擦角为 ，黏聚力c为10kPa，假设滑动圆弧半径为49m，并假设滑动面通过坡脚位置，试用瑞典条分法求该土坡对应这一滑动圆弧的安全系数。 解：（1）按比例绘出土坡剖面。根据经验，在坡脚下且垂直距离为H处向右取4.5H的距离定出D点；找到E点，连接DE，则危险圆弧的圆心一般在DE的延长线上（图7-8）（2）选择圆心，并以半径R=49m过坡脚作出滑动圆弧。（3）将滑动体分为15个土条，并对土条进行编号。（4）按比例量出各土条的中心高度、宽度 ，并列表计算

6、等值，见表7-2，计算该滑动圆弧对应的安全系数，即为所求。 土条编号17.5512.8210.0 26.663750128.2668.25 340.49 170.51 215.557.69310.0 26.653155076.931237.89 932.81 467.12 321511.1110.0 26.6432100111.121432.20 1535.84 769.09 42555.98310.0 26.633250059.831361.60 2096.68 1049.94 52855.98310.0 26.629280059.831357.47 2448.94 1226.34 629.

7、2555.98310.0 26.622.5292559.831119.35 2702.35 1353.23 728.555.12910.0 26.616285051.29785.57 2739.60 1371.89 82755.12910.0 26.610270051.29468.85 2658.98 1331.52 92565.98310.0 26.64300059.83209.27 2992.69 1498.63 1022.543.41910.0 26.6-3225034.19-117.76 2246.92 1125.17 112055.12910.0 26.6-8200051.29-27

8、8.35 1980.54 991.78 1216.555.12910.0 26.6-14165051.29-399.17 1600.99 801.72 1312.555.55610.0 26.6-19.5125055.56-417.26 1178.30 590.05 14855.98310.0 26.6-2680059.83-350.70 719.04 360.07 152.554.27410.0 26.6-3325042.74-136.16 209.67 104.99 953.056941.0513212.03安全系数计算表7-2 例7-1瑞典条分法计算结果二、成层土和坡顶有超载时74 瑞典

9、条分法1. 成层土2.坡顶有超载时74 瑞典条分法74 瑞典条分法74 瑞典条分法三、有地下水和稳定渗流时2.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：1.基本公式：75 毕肖普法一.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75 毕肖普法假定：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)-(3)注意事项: 75 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.二.总应力分析 75 毕肖普法76 工程中的土坡稳定计算一.渗流对土坡稳定的影响76 工程中的土坡稳定计算一