土力学与地基基础：第6章 土压力与边坡稳定

第六章土压力与边坡稳定问题：什么是挡土墙？什么是土压力？你了解滑坡吗？?第一节概述挡土墙是防止土体坍塌的构筑物。广泛应用于房屋建筑、水利、铁路、以及公路和桥梁工程。第六章土压力与边坡稳定第一节概述挡土墙的土压力是指挡土墙后填土因自重或外荷载作用对挡土墙产生的侧向压力。其计算十分复杂，它与填料的性质、挡土墙的形状和位移方向以及地基土性质等因素有关，目前大多采用古典的朗肯和库仑土压力理论。尽管这些理论都基于各种不同的假定和简化，但计算简便，且国内外大量挡土墙模型试验、原位观测及理论研究结果均表明，其计算方法实用可靠。第六章土压力与边坡稳定第一节概述土坡可分为由于地质作用而形成的天然土坡和因人类平整场地、开挖基坑等而形成的人工土坡。由于某些外界因素，土坡可能出现局部土体滑动而丧失其稳定性，土坡的坍塌常造成严重的工程事故，并危及人身安全，因此应验算土坡的稳定性及采取适当的工程措施。第六章土压力与边坡稳定第一节概述土压力计算、地基承载力确定和土坡稳定性分析都是建立在土的强度理论基础之上的具体应用。本章要了解土压力的计算方法及挡土墙的一些基本概念，并了解边坡稳定性的一些基本常识。第六章土压力与边坡稳定第二节作用在挡土墙上的土压力影响挡土墙土压力大小及其分布规律的因素众多，挡土墙的位移方向和位移量是最重要的因素。根据挡土墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，可将土压力分为三种。第六章土压力与边坡稳定第六章土压力与边坡稳定第六章土压力与边坡稳定1、主动土压力：当挡土墙向离开土体方向偏移至墙后土体达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力称为主动土压力，一般用Ea表示。Ea第六章土压力与边坡稳定1、主动土压力：当挡土墙向离开土体方向偏移至墙后土体达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力称为主动土压力，一般用Ea表示。第六章土压力与边坡稳定Ep2、被动土压力：当挡土墙在外力作用下，向土体方向偏移至墙后土体达到极限平衡状态时，作用在墙背上的土压力称为被动土压力，一般用Ep表示。如拱桥桥台在桥上荷载作用下挤压土体并产生一定量的位移，则作用在台背的侧压力属被动土压力。第六章土压力与边坡稳定3、静止土压力：当挡土墙静止不动，墙后土体处于弹性平衡状态时，作用在墙背上的土压力称为静止土压力，一般用E0表示。E0如地下室外墙、地下水池侧壁、涵洞的侧壁以及其它不产生位移的挡土构筑物均可按静止土压力计算。第二节作用在挡土墙上的土压力右图给出了三种土压力与挡土墙位移的关系。由图可见，产生被动土压力的需的位移量比产生主动土压力所需的位移量要大得多。经验表明，一般△δa为（0.001~0.005）h，而△δp为（0.01~0.1）h。在相同的墙高和填土条件下，主动土压力小于静止土压力，而静止土压力又小于被动土压力，亦即

Ea<E0<Ep第六章土压力与边坡稳定第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定静止土压力的计算第二节作用在挡土墙上的土压力静止土压力犹如半无线空间弹性变形体，在土的自重作用下无侧向变形时的水平侧压力，故填土表面下任意深度z处的静止土压力可按下式计算：第六章土压力与边坡稳定静止土压力的计算式中－土的侧压力系数

－墙后填土的重度单位：kPa第二节作用在挡土墙上的土压力静止土压力系数k0与土的性质、密度程度等因素有关，一般砂土可取0.35~050；粘性土为0.50~0.70。由公式可知，静止土压力沿墙高呈三角形分布，如取单位墙长，则作用在墙上的静止土压力为：第六章土压力与边坡稳定静止土压力的计算HH/3单位：kN/m第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定朗肯土压力的计算第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定朗肯土压力的计算基本概念假定挡土墙墙背竖直、光滑、填土面水平。墙背与填土间无摩擦力产生，故剪应力为零，墙背为主应力面。若挡土墙不出现位移，墙后土体处于弹性平衡状态，作用在墙背上的应力状态与弹性半空间土体应力状态相同。σzσx第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定朗肯土压力的计算基本概念当挡土墙离开土体向左移动时，墙后土体有伸张趋势。此时竖向应力不变，而法向应力则在减小。最终会使墙后土体达到极限平衡状态，从而形成一系裂滑列面，面上各点都处于极限平衡状态，称主动朗肯状态。此时墙背法向应力就称为朗肯主动土压力Ea。滑裂面的方向与水平面成

45+φ／２450+φ／２第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定朗肯主动土压力的计算主动土压力：根据土的强度理论，可推导出朗肯主动土压力强度为：对粘性土：对无粘性土：式中：称为主动土压力系数第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定朗肯主动土压力的计算对无粘性土：由公式可知，无粘性土的主动土压力强度与z成正比，沿墙高的压力呈三角形分布。如取单位墙长计算，则主动土压力为：且Ea通过三角形形心，即作用在离墙底H/3处。主动土压力Ea的单位为kN/m。EaH/3第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定朗肯主动土压力的计算对粘性土：由公式可知，粘性土的主动土压力强度由两部分组成：Ea(H-z0)/3＋=＋－z0第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定朗肯主动土压力的计算临界深度：Ea＋=＋－z0(H-z0)/3第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定朗肯主动土压力的计算若取单位墙长计算，则主动土压力为：Ea＋=＋－z0(H-z0)/3第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定朗肯被动土压力的计算被动土压力：如前所述，当挡土墙在外力作用下挤压土体出现被动朗肯状态时，同理可导得朗肯被动土压力强度为：对粘性土：对无粘性土：式中：称为被动土压力系数第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定朗肯被动土压力的计算对无粘性土，如取单位墙长计算，则总被动土压力为：无粘性土：450－φ／２EpH/3第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定朗肯被动土压力的计算粘性土：450－φ／２Ep＋=被动土压力Ep通过三角形和梯形压力分布图的形心，可通过一次矩得到。第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定例题：已知某挡土墙高5.0m，墙背竖直光滑、填土面水平。填土的物理力学性质指标为c=12.0kPa，φ=20°，=18.0kN/m3。试计算该挡土墙主动土压力及其作用点位置，并绘出土压力强度分布图。5m解：根据所给条件，可知满足朗肯条件，故可按公式计算沿墙高的土压力强度。1、2、故地面处第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定3、墙底处：5m-16.8kPa27.3kPa4、临界深度：Z0=1.9m5、绘制土压力分布图6、总土压力为：7、主动土压力Ea的作用点离墙底的距离为：Ea1.03m第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定库仑土压力理论

库仑土压力理论是从滑动楔体处于极限平衡状态时的静力平衡条件出发而求解主动或被动土压力的理论，其基本假定为：挡土墙是刚性的，墙后填土是理想的散粒体（c=0）；当墙身向前或想后移动以产生主动土压力或被动土压力时的滑动楔体是沿着墙背和一个墙踵的平面滑动滑动楔体可视为刚体。ABC第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定库仑主动土压力ABC土楔体在这三个力作用下处于静力平衡状态，因此构成一闭合的力矢量三角形。θWRN1N2EWRE-=90°－－第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定库仑主动土压力ABC由正弦定理：θWRN1N2EWRE-=90°－－第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定库仑主动土压力由于滑动面BC是任意选择的，所以它不一定是真正的滑动面，因而由上式计算得出的E也只是相应于滑动面BC时的土压力合力，而不一定是所求的主动土压力合力。选用不同的滑动面，E值也将随之不同。但是，挡土墙破坏时，填土土体内只能有一个真正的滑动面（即最危险的滑动面），与这个滑动面相对应的土压力合力才是所求的主动土压力合力Ea。那么，怎样来确定这个滑动面呢？可以把E看做是滑动楔体在自重作用下克服了滑动面BC上的摩擦力以后而向前滑动的力，可见E值越大，楔体向下滑动的可能性也越大，所以产生最大E值的滑动面就是实际发生的真正的滑动面，相应最大的E值就是主动土压力合力Ea。第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定库仑主动土压力所以求真正滑动面的条件是dE/d=0，由此确定值，也就是真正滑动面的位置。求得值后，代入上式就可得出主动土压力合力：式中Ka为库仑主动土压力系数，其表达式见教材P.250：式（6－17）当墙背垂直（＝0）、光滑（=0）、填土面水平（=0）时：第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定库仑主动土压力所以求真正滑动面的条件是dE/d=0，由此确定值，也就是真正滑动面的位置。求得值后，代入上式就可得出主动土压力合力：沿墙高的土压力分布强度a，可通过Ea对z取导数而得到：EaH/3方向与墙面的法线成角第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定库仑被动土压力用同样的方法也可求得朗肯被动土压力：式中Kp为库仑主动土压力系数，其表达式见教材P.251：式（6－21）当墙背垂直（＝0）、光滑（=0）、填土面水平（=0）时：EpH/3方向与墙面的法线成角第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定朗肯理论与库仑理论的比较：朗肯土压力理论概念明确，公式简单，便于记忆，可用于粘性土和无粘性土，在工程中应用广泛。但必须假定墙背垂直、光滑、填土面水平，使计算条件和适用范围受到限制，并由于该理论忽略了墙背与填土之间的摩擦影响，使计算的主动土压力值偏大，被动土压力值偏小，结果偏于安全。σzσx第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定朗肯理论与库仑理论的比较：ABC库仑土压力理论假设墙后填土破坏时为一平面，而实际为一曲面。实践证明，只有当墙背倾角及墙背与填土间的外摩擦角较小时，主动土压力的破裂面才接近于平面，因此计算结果存在一定的偏差。通常在计算主动土压力时偏差为2%~10%，基本能满足工程精度要求；但计算被动土压力时，误差较大。θWRN1N2E第二节作用在挡土墙上的土压力第六章土压力与边坡稳定关于土压力与几个角度变化的关系：ABC由库仑主动土压力公式可知，主动土压力系数Ka=f(、、、)。θWRN1N2E第三节挡土墙的设计挡土墙设计包括墙型的选择、倾覆稳定性验算、滑移稳定性验算、地基承载力验算、墙身材料强度验算以及一些设计中的构造要求和措施等。第六章土压力与边坡稳定一、挡土墙的类型第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计重力式挡土墙：第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计重力式挡土墙：一般由块石或混凝土材料砌筑、墙身截面较大。根据墙背倾斜方向可分为仰斜、直立和俯斜三种。墙高一般小于8m。当H=8~12m时，宜用衡重式。重力式挡土墙依靠墙身自重抵抗土压力引起的倾覆弯矩。其结构简单，施工方便，能就地取材，在建筑工程中应用广泛。第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计悬臂式挡土墙：一般由钢筋混凝土建造，墙的稳定主要依靠墙踵悬臂以上土重维持。墙体内设置钢筋承受拉应力，故墙身截面较小。初步设计可按图选取截面尺寸。其适用于墙高大于5m、地基土质较差，当地缺少石料等情况。多用于市政工程及贮料仓库。第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计扶壁式挡土墙：当墙高大于10m时，挡土墙立壁挠度较大，为了增强立壁的抗弯性能，沿墙的纵向每隔一定距离[(0.3~0.6)H]设置一道扶壁。扶壁间填土可增加抗滑和抗倾覆能力，一般用于重要的大型工程。设计时可按图初选截面尺寸。第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计锚定板及锚杆式挡土墙：锚定板挡土墙由预制的钢筋混凝土立柱、墙面、钢拉杆和埋置在填土中的锚定板在现场拼装而成。依靠填土与结构的相互作用力维持其自身稳定。与重力式挡土墙相比，其结构轻、柔性大、工程量小、造价低、施工方便，特别适用于地基承载力不大的地区。第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计锚定板及锚杆式挡土墙：设计时，为了维持锚定板挡土结构的内力平衡，必须保证锚定板挡土结构周边的整体稳定和土的摩擦阻力大于有土自重和超载引起的土压力。锚杆式挡土墙是利用嵌入坚实岩层的灌浆锚杆作为拉杆的一种挡土结构。第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计其它型式的挡土墙：混合式挡土墙构架式挡土墙板桩墙加筋土挡土墙第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计重力式挡土墙的设计：计算重力式挡土墙时按平面问题考虑，即沿墙的延伸方向取单位长度计算。验算的内容包括：抗倾覆稳定性验算；抗滑移稳定性验算；地基承载力验算以及墙身强度验算。第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计重力式挡土墙的设计：抗倾覆稳定性验算要保证挡土墙在土压力作用下不发生绕墙址O点的倾覆，必须要求抗倾覆安全系数：第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计重力式挡土墙的设计：若验算结果不能满足要求，可按以下措施处理：增大挡土墙断面尺寸，使G增大；伸长墙址；墙背做成仰斜，可减小土压力；在挡土墙背做卸荷台。则平台以上土压力不能传到平台以下，总土压力减小，故抗倾覆稳定性增大。第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计重力式挡土墙的设计：若验算结果不能满足要求，可按以下措施处理：增大挡土墙断面尺寸，使G增大；伸长墙址；墙背做成仰斜，可减小土压力；在挡土墙背做卸荷台。则平台以上土压力不能传到平台以下，总土压力减小，故抗倾覆稳定性增大。第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计重力式挡土墙的设计：抗滑移稳定性验算在土压力作用下，挡土墙也可能沿基础底面发生滑动，因此要求基底的抗滑安全系数：第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计重力式挡土墙的设计：若验算结果不能满足要求，可按以下措施处理：修改挡土墙断面尺寸，以加大G值；墙基底面做成砂、石垫层，以提高摩擦力；墙底做成逆坡，利用滑动面上部分反力来抗滑；可在墙踵后加拖板，利用拖板上的土重来抗滑。第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计重力式挡土墙的设计：圆弧滑动稳定性验算在土质较弱时，可能产生接近于圆弧状的滑动面而丧失稳定性。因此要进行分析验算。第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计重力式挡土墙的设计：地基承载力及墙身强度验算挡土墙在自重及土压力的垂直分力作用下，基底压力按线性分布。其验算方法及要求完全同如天然地基浅基础验算。挡土墙墙身材料强度应满足《混凝土结构设计规范和《砌体结构设计规范》中有关要求。第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计工程事故案例：伦敦铁路挡土墙1905年英国伦敦附近为修铁路建造了一堵重力式挡土墙。挡土墙高9.5m，最大厚度4.6m。混凝土扶壁3m，间隔18.3m。此铁路建成通车，使用正常。13年后，人们发现这座挡土墙向前移动了。不久，突然在半小时之内此挡土墙发生了大规模的滑移，滑移范围长达162m，向前滑移距离达6.1m。第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计工程事故案例：这条铁路由于挡土墙大规模滑移形成的巨大推力，将其中三条铁轨推走，造成严重交通中断事故。尽管这次挡土墙滑动这样大的范围和滑动距离，滑动终止后，这堵挡土墙仍然保持近似垂直。第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计工程事故案例：事故原因分析：这次挡土墙大规模滑动的原因是不寻常的，因为挡土墙建成后正常使用达13年。经研究，当地土质为均质的伦敦粘土，这种粘土有一个特性，在长期荷载作用下，粘聚力会降低，以致土坡中的抗滑阻力小于滑动力，产生了这次大滑坡严重事故。第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计工程事故案例：长沙某医院小区浆砌石挡土墙倒塌事故：长沙某医院小区浆砌石挡土墙于1989年底建成，在1992年3月22日暴雨后倒塌。倒塌段长40m，倒塌后的破坏面距基础顶面只有2~2.5m，最深处达14.8m；坍塌土方约5000m3，破坏浆砌石基础和墙体900m3。第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计工程事故案例：倒塌原因分析：从残留墙体看，砌体间有空隙、孔洞、细石混凝土不饱满，小石块多，且集中堆放，并未分散填塞于大市块周围，未发现有拉结石砌块，整个墙砌体未按规范及设计要求施工。检查倒塌后的细石混凝土，发现有相当多部分呈豆腐渣状，手捏即成粉末。估计是炎热天施工，砌前块石和基面未洒水湿润，砌后未充分浇水养护所致。挡土墙挡土一侧回填土未按设计要求分层夯实，仅用机械推土回填，没有压实或夯填，反滤体也未按要求施工。第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计工程事故案例：倒塌原因分析：大雨后，未压实的填土受水浸泡，水不能有效地从挡土墙排水管中排出，土分子颗粒近乎处于悬浮状态，对挡土墙形成巨大侧压力。在侧压力作用下，挡土墙墙体在距离基础面1/5~1/4部位折断，土体坍塌。由此进一步证明，由于被液化的粘土和水向挡土墙外泄出，而排水系统（反滤体、竹管），又不能有效排水，随着外界雨水、径流和渗水的不断增加，导致挡土墙压力过大而倒塌。据破坏形态看，挡土墙是被剪坏的。挡土墙施工质量太差，水处理不好是造成边坡滑移失稳、挡土墙被剪断的主要原因。第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计工程事故案例：青岛市某中学重力式挡土墙倒塌事故：青岛市某中学体育场边，有一垛长度为100多米，高度在8m左右的堆砌重力式挡土墙。墙后5m范围内为回填杂土，挡土墙的地基为风化岩。该挡土墙在建成后不久，墙身便产生多处竖向裂缝，最后导致在近30m长的范围内从墙体根部全部倒塌。幸亏倒于夜间，未造成人员伤亡。第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计工程事故案例：经过对原始资料及现场情况的调查分析，认为导致事故的主要原因是：施工未按原设计图纸实施，挡土墙断面减小，砂浆强度等级低；施工时未按原砂浆要求做好墙后排水。绝大多数排水孔为虚设，未贯穿墙身。墙后填土未按要求做滤水层，又未做分层夯实，从而造成地面水浸泡填土，增加了挡土墙侧向土压力；墙后填土不符合要求，含有淤泥、草根、树皮、生活垃圾等杂质；其它原因。。。原文注评：又一起挡土墙倒塌事故！完全是由于胡乱施工原因造成。第四节边坡稳定问题问题：什么是边坡？边坡会出现什么问题？你了解滑坡吗？?四川省涪陵小西坝滑坡1998年，发生滑坡使楼和公路下滑10米（图中右侧，左则可见原路基），滑坡体积约2万方。湖北省巴东白岩沟滑坡山西阳曲县城郊黄土坍塌，破坏国道，威胁阳曲县城第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计事故案例：1972年7月，香港地区发生一次大滑坡，数万m3的残积土从山坡上下滑，土体滑动的巨大冲击力正好通过一幢高层住宅－宝城大厦，顷刻之间，宝城大厦被冲毁倒塌。由于当地建筑之间的净距很小，以致在宝城大厦冲倒之际，砸毁邻近一幢大楼一角，约五层住宅。第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计事故案例：香港1900年建市，1977年成立土力工程署港岛1972PoShan滑坡(~20,000m3)(67死、20伤)PoShanRoadConduitRoadNotewellRoad香港宝城滑坡

Early1972滑坡前June1972滑坡后滑坡造成的破坏

第六章土压力与边坡稳定第三节挡土墙的设计事故案例：宝城大厦居住住户为金城银行等银行界人士，在大厦冲毁时早晨7点钟，人们都在睡梦中，当场死亡120人这一重大的伤亡事故，引起世界极大的震惊。事故原因分析：山坡土质差：当地为花岗岩的残积土，强度低，渗透性大；当地下暴雨：6月雨量高达1658.6mm，为历史上罕见；暴雨持续时间长，使雨水渗入残积土内部相当深；

当暴雨雨水大量渗入山坡残积土中时，使残积土强度大大降低，使土体滑动力超过土的强度，于是山坡土体发生滑动。基坑的倒塌2008年5月31日航拍，

汶川县的山体在滑坡唐家山堰塞湖唐家山堰塞湖是汶川大地震后形成的最大堰塞湖，地震后山体滑坡，阻塞河道形成的唐家坝堰塞湖位于涧河上游距北川县城约6公里处，是北川灾区面积最大、危险最大的一个堰塞湖。库容为1.45亿立方米。坝体顺河长约803米，横河最大宽约611米，顶部面积约30万平方米，由石头和山坡风化土组成，湖上游集雨面积3550平方公里。堰塞湖简介：

堰塞湖，是由于地震而造成的山体滑坡，堵截河谷或河床后贮水而形成的湖泊。如果遇到强余震、暴雨，可能会发生溃坝，对下游百姓的生命财产造成威胁。同时，由于堰塞湖水位不断上升，也会对上游造成淹没的危险。

第六章土压力与边坡稳定第四节边坡稳定边坡指的是天然的山坡和由于平整场地或开挖基坑而形成的人工斜坡。在土建施工中，由于填土、挖土，常会形成有相当高差的土坡。如果土坡太陡，很容易发生塌方或滑坡；而土坡太缓，则又会增加许多土方施工量、或超出建筑界线、或影响建筑物的使用安全。所以边坡稳定在工程实践中也是非常重要和实际的问题。边坡稳定分析与土压力计算同样都是土力学中的稳定问题。第六章土压力与边坡稳定第四节边坡稳定边坡失稳是一部分土体相对于另一部分土体向下后向外发生滑动而造成土体破坏，一般称为滑坡或土坡破坏。这种破坏实质是土体发生了剪切破坏。一、影响边坡稳定的因素坡脚坡面坡顶滑动面粘性土土坡滑动面无粘性土土坡第六章土压力与边坡稳定第四节边坡稳定其破坏的主要原因是以下两个方面：（1）土中切应力的增加土坡作用力发生变化：坡顶上堆载、车辆行驶、开挖爆破、打桩、地震等动力扰动而改变了土中原有的平衡状态。静力水的作用：雨水使土的含水量增大，自重压力增加；裂隙中的静水压力使土中切应力增加或改变土中原有应力状态。水在土中按一定坡度渗流时产生动水力。（2）土中抗剪强度的降低气候变化使土干裂、冻胀，因降雨、蓄水使土的含水量增多或超静水压力的增加；振动使饱和细砂、粉砂液化等都会使土的强度降低。第六章土压力与边坡稳定第四节边坡稳定边坡设计应保护和整治边坡环境，边坡水应因势利导，设置排水设施。对于稳定的边坡，应采取保护及营造植被的防护措施。建筑物的布局应依山就势，防止大挖大填。场地平整时，应采取确保周边建筑物安全的施工顺序和工作方法。由于平整场地而出现的新边坡，应及时进行支挡或构造防护。边坡工程设计前，应进行详细的工程地质勘察，并应对边坡的稳定性做出准确的评价；对周围环境的危害性做出预测；对岩石边坡的结构面调查清楚，指出主要结构面的所在位置；提供边坡设计所需要的各项参数。二、边坡设计原则第六章土压力与边坡稳定第四节边坡稳定边坡的支挡结构应进行排水设计。对于可以向坡外排水的支挡结构，应在支挡结构上设置排水孔。支挡结构后面的填土，应选择透水性强的填料。当采用粘性土作填料时，宜掺入适量的碎石。在季节性冻土地区，应选择炉渣、碎石、粗砂等非冻胀性填料。二、边坡设计原则第六章土压力与边坡稳定第四节边坡稳定在山坡整体稳定的条件下，土质边坡的开挖应符合下列规定：边坡的坡度允许值，应根据当地经验，参照同类土层的稳定坡度确定。当土质良好且均匀、无不良地质现象、地下水不丰富时，可参照表6－3确定。土质边坡开挖时，应采取排水措施，边坡的顶部应设置截水沟。在任何情况下不允许在坡脚及坡面上积水。边坡开挖时，应由上往下开挖，依次进行。弃土应分散处理，不得将弃土堆积在坡顶及坡面上。当必须在坡顶或坡面上设置弃土转运站时，应进行坡体稳定性验算，严格控制堆栈的土方量。边坡开挖后，应及时对边坡进行防护处理。三、边坡开挖规定第六章土压力与边坡稳定第四节边坡稳定所谓简单土坡系指土坡的顶面和底面都是水平的，并伸至无穷远，土坡由均质土所组成，简单土坡各部位名称见下图：四、简单土坡的稳定分析坡脚坡面坡顶坡角坡高坡底坡肩第六章土压力与边坡稳定第四节边坡稳定在无粘性土土坡中，由于该类土c=0，只有摩擦力。因此，只要位于坡面上的各土粒能保持稳定状态不下滑，则该土坡就处于稳定状态。现假设有一坡角为的无粘性土土坡，砂土的内摩擦角为。在坡面上取一土粒，其重力为W，则无粘性土土坡稳定性分析坡角WTNN=Wcos

T=Wsin分力T将使土粒向下滑动，是滑动力。而阻止土粒下滑的力则是由N所引起的摩擦力T`（沿坡面向上）T`=Ntan

=Wcos

tan第六章土压力与边坡稳定第四节边坡稳定抗滑力与滑动力的比值称为稳定性系数，用K表示：无粘性土土坡稳定性分析坡角WTNN=Wcos

T=Wsin分力T将使土粒向下滑动，是滑动力。而阻止土粒下滑的力则是由N所引起的摩擦力T`（沿坡面向上）T`=Ntan

=Wcos

tan第六章土压力与边坡稳定第四节边坡稳定抗滑力与滑动力的比值称为稳定性系数，用K表示：无粘性土土坡稳定性分析坡角WTN由公式可见，当

＝时，K=1,此时土坡处于极限平衡状态。即土的内摩擦角为天然休止角；土坡是否稳定仅取决于坡角，只要<（K>1)土坡就稳定，而且与坡高无关。为了保证土坡有足够的安全储备，可取K=1.1~1.5。第六章土压力与边坡稳定第四节边坡稳定均质粘性土坡发生滑动时，其滑动面形状大多数为一近似于圆弧面的曲面。为了简化，在进行理论分析时通常用圆弧面计算。粘性土坡稳定性分析的常用方法有：瑞典圆弧法（彼得森、费伦纽斯）、稳定数法（泰勒）以及条分法（太沙基、毕肖普）等。粘性土土坡稳定性分析(圆弧滑动条分法)瑞典工程师费伦纽斯在1922年提出的圆弧滑动条分法可以计算粘性土坡的稳定性。第六章土压力与边坡稳定第四节边坡稳定1、基本假定土坡是沿着最危险的圆弧面破坏。当>3时，最危险圆弧面通过坡脚。忽略作用在土条两边的侧向力。粘性土土坡稳定性分析(圆弧滑动条分法)abcBioRACiiWiTiNiabcBPiPi+1DiDi+1第六章土压力与边坡稳定第四节边坡稳定2、基本原理将圆弧滑动体分成若干竖直的土条。计算各土条对弧心的抗滑动力矩和滑动力矩。计算土坡总抗滑力矩和总滑动力矩之比K。选几个可能的滑动面，分别计算相应的K，其中Kmin所对应的滑动面就是最危险的滑动面，要求Kmin=1.3~1.5。粘性土土坡稳定性分析(圆弧滑动条分法)第六章土压力与边坡稳定第四节边坡稳定3、具体步骤将土坡按比例绘出剖面图。粘性土土坡稳定性分析(圆弧滑动条分法)BAC第六章土压力与边坡稳定第四节边坡稳定3、具体步骤任选一点O作为圆心，半径为R，过坡脚A作假设滑动圆弧面AC。粘性土土坡稳定性分析(圆弧滑动条分法)BoRAC第六章土压力与边坡稳定第四节边坡稳定3、具体步骤将滑动土体ABC分成若干宽度相同的竖直土条。粘性土土坡稳定性分析(圆弧滑动条分法)BRAC第六章土压力与边坡稳定第四节边坡稳定3、具体步骤取第i土条进行受力分析。粘性土土坡稳定性分析(圆弧滑动条分法)abcBioRACiiWiTiNiabcBPiPi+1DiDi+1第六章土压力与边坡稳定第四节边坡稳定3、具体步骤计算每一土条（如第i条）的重量Wi，Wi在ab面上的法向分力Ni和切向力Ti为：粘性土土坡稳定性分析(圆弧滑动条分法)abcBioRACiiWiTiNiabcBPiPi+1DiDi+1Ni=WicosiTi=Wisin

i第六章土压力与边坡稳定第四节边坡稳定3、具体步骤求各土条对圆心O的滑动力矩，忽略土条两侧的力。粘性土土坡稳定性分析(圆弧滑动条分法)abcBioRACiiWiTiNiabcB第六章土压力与边坡稳定第四节边坡稳定3、具体步骤求各土条圆