第七章 边坡稳定分析

第七章边坡稳定分析概述边坡指具有倾斜坡面的岩土体（天然边坡、人工边坡）坡肩坡顶坡面坡角坡趾坡高坡底坡度：1:m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）滑坡形式平移崩塌转动流滑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。有渗流作用时的无粘性土土坡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φu=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φu=0，则有粘性土坡坡顶出现裂缝时的计算若有积水，还要考虑静水压力的不利影响试算法确定最危险滑动面对应的最小安全系数，作为边坡的稳定安全系数在φ≠0的情况下，公式中的抗剪强度沿着滑面是变化的，需要计算滑面上各点的抗剪强度，因此不能直接用公式计算。计算滑面上各点的抗剪强度有两种方法，有限单元法和极限平衡法。条分法为极限平衡法。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大小及作用点未知土条间切向作用力大小未知安全系数Fsn2n-2n-11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毕肖普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3n-3个未知量瑞典条分法有效应力分析法：圆心O，半径R（如图）分条：b=R/10编号：过圆心垂线为0#条中线列表计算li

Wi

αi变化圆心O和半径RFs最小ENDTiNiαiWi计算步骤AORC

αibB-2-101234567成层土和坡顶有超载时安全系数的计算成层土和坡顶有超载时安全系数的计算有地下水和稳定渗流时安全系数的计算在稳定渗流作用下土坡安全系数：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。忽略条间切向力：n-12n-1假定滑动面上作用点位置：n

未知数:4n-1方程数:4n假定：圆弧滑裂面；条间力切向力=0Eihi+1TiNiiWiEi+1hi毕肖甫（Bishop）法Bishop－有效应力分析Bishop－有效应力分析Bishop－有效应力分析力矩平衡简化后得：Bishop－总应力分析AORC

αibB-2-101234567圆心O，半径R设Fs=1.0计算mqi变化圆心O和半径R

Fs

最小END

计算No计算步骤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－基本假设和受力分析杨布普遍条分法－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）。几种方法总结方法整体圆弧法瑞典条分法毕肖普法扬布法滑裂面形状圆弧圆弧圆弧任意假设刚性滑动体滑动面上极限平衡忽略全部条简力忽略条间切向力条间力作