土力学电子教案之土坡稳定

教案表头：殊第八宝章序射土坡稳定凝分析湿课堂教学杰实践教学壳课时好3膝内容提要泽1保．无粘性列土土坡的荡稳定分析羊；丈2叫．粘性土龄土坡的稳吉定分析（兼瑞典圆弧从法，条分航法，泰勒喉图表法）链；仍3熟．土坡稳盏定性分析宽的中的一患些问题。呼能力培养莲要求乘1蚊．初步掌坏握无粘性痕土坡稳定贤的分析方页法；氧2妹．熟悉瑞荷典圆弧法蜓、泰勒图赌表法分析嫁粘性土土甩坡稳定；孟3倾．了解条降分法在粘扛性土土坡漆稳定分析妇中的应用箩；浑4议．了解土船坡稳定性令分析的中矮的一些问鹿题。系教学形式峰教师主讲俯、课堂讨次论、学生供讲评、提役问答疑、腐工程案例悬分析等氏日期务班级炒课室汽时间寻90mi剩n晚复习旧课悠反馈信息呈时间疏min举新课题目按第一衔节勉帅粘性土土昨坡的稳定拴分析；何第二吧节舰舌粘性土土承坡的稳定恨分析；津第三餐节周杯土坡稳定未性分析的汁中的一些凡问题。始教学目标遣了解多种丈分析边坡锄稳定的方闸法派教学辅助包资料笋多媒体课渣件等教学内容设计及安排第八章土坡稳定分析第一节无粘性土坡的稳定分析【基本内容】天然土坡：由于地质作用而自然形成的土坡。人工土坡：人们在修建各种工程时，在天然土体中开挖或填筑而成的土坡。滑坡：土坡丧失其原有稳定性，一部分土体相对另一部分土体滑动的现象。分析土坡稳定性的目的：验算土坡的断面是否稳定合理，或根据土坡预定高度、土的性质等已知条件，设计出合理的土坡断面。简单土坡：土坡的坡顶和底面都是水平面，并伸至无穷远，土坡由均质土组成。一、一般情况下的无粘性土土坡条件：均质的无粘性土土坡，干燥或完全浸水，土粒间无粘结力分析方法：只要位于坡面上的土单元体能够保持稳定，则整个坡面就是稳定的滑动力：T=Wsinβ垂直于坡面上的分力：N=Wcosβ最大静摩擦力：T=Ntan=Wcosβtan抗滑力与滑动力的比值称为稳定安全系数K，PAGE2K=忘当橡β宝=亚时，穷K脾=陪1董，土坡处堂于极限平旷衡状态。仅砂土的内哥摩擦角也暴称为轨自然休止要角钉。淡当授β开＜释φ舰，即书K压＞花1烦，土坡就申是稳定的效。可取嗓K宪=上1.1~扔1.5耗。祥【讨论】衣无粘性土齿土坡的稳齿定性与坡祖高无关，酬仅取决于视坡角竭β乳。极二、有渗货流作用时交的无粘性葱土土坡蛛分析方法田：贞若渗流为赠顺坡出流曲，则渗流县方向与坡从面平行，恰此时使土酸体下滑的孤剪切力为爬稳定安全称系数为第对单位土找体，土体章自重叨W耀=农，渗透力静J占=糠w敢i罪，水力坡候降糖i枯=sin脱看，于是悬【讨论】准当坡面有苗顺坡渗流早作用时，宝无粘性土眼土坡的稳要定安全系鸟数将近乎歇降低一半然。挠【例题先镜自习后讲闷解】俘【趴例垦8-朝1毙】有一均慕质无粘性奔土土坡，扩其饱和重桐度平sat陪=20.朱0kN/仇m主3抽,类港内摩擦角喉=30°渣,始钻若要求该旨土坡的稳伟定安全系肢数居为滤1.2乏0奸，试问在意干坡或完躬全浸水情计况下以及贱坡面有顺铸坡渗流时敞其坡角应沿为多少度晃？如【讨论】蛮有渗流作途用的土坡舒稳定比无辱渗流作用描的土坡稳鸭定，坡角论要小得多放。麦第二斜节燕但粘性土土坦坡的稳定手分析哗【基本内睡容】蔽一、瑞典光圆弧法PAGE3厌条件与假携定：均质揪粘性土土长坡，假定糕滑动面为稀圆柱面，浙截面为圆惊弧，将滑鸡动面以上这土体村看作刚体医，并以它进为脱离体陵，分析在理极限平衡慌条件下其竞上各种作阿用力。答安全系数味F圣s裕定义为滑条动面上的营最大抗滑眯力矩与滑时动力矩之考比，则莫式中：骂M店f粮―梦―搜滑动面上丹的最大抗费滑力矩；聋M确―宣―烘滑动力矩讽；异―恋―准滑狐长度边；币d达―闸―租土体重劈心离滑狐弯圆心的水译平距离。守对于饱和代粘土来说悠，在不排季水剪条件限下，后u柄等于零济，缝τ少f根就等于违c溪u咐。上式可效写成谎炒后这时，滑愁动面上的武抗剪强度更为常数，暖利用式您（撑8-耽3嗽）可直接浴进行安全菜系数计算录。这种稳拴定分析方梳法通常称绕为虽u咬等于零分买析法上。况上述方法周首先由瑞啦典彼得森罢（六Pett捧erso圾n测）英191与5盖年首先提伏出，故称缺瑞典圆弧弦法庸。岛最危险滑瞎动面圆心焦的经验计句算方法：南对于均质诸粘性土土娇坡，其最违危险滑动漂面通过坡导脚；匪当像等于零时辽，其圆心萝位置可由惩图中拍AO盟与葡BO肚两线的交经点确定，控图中除1罚及奶2馒的值可根桂据坡脚筋由表查出稼；咽当量大于零时晋，其圆心凉位置可能勿在图中史EO桐的延长线夸上，自俩O护点向外取侮圆心刑O狂1遭、俘O那2夕…哨…惜，分别作字滑狐，并董求出相应晨的抗滑安缩全系数雾F送s傅1麦、腹F膊s便2夹…顿…茂，然后找步出最小值嘴F雾smin嘴。信(化a值)膊=0碧渠倚思宴架笑辉(蹈b炭)偏>0鹅对于非均骑质土坡，悬或坡面形认状及荷载壳情况都比屿较复杂，沟尚需自稠O趁m扩作劲OE晴线的垂直露线，在其模上再取若乐干点作为技圆心进行潜计算比较计，找出最乖危险滑动葱面圆心和贺土坡稳定沙安全系数罗。PAGE4疾二、条分夜法售适用范围由：外形比乎较复杂，置>穷0翅的粘性土凭土坡，特涂别是土由封多层土组慨成。笋条分法跳：将滑动腹土体分为角若干垂直宿土条，求孟各土条对降滑弧圆心喂的抗滑力叼矩和滑动绸力矩，缘然后求该味土坡的稳尚定安全系骑数。朝具体计算倦步骤如下蓬：逃1溉．按比例环绘出土坡借剖炮面至[任图趴(晌a量)擦]享；峡(狠a遵)饼帽土坡剖史面贱跪葱腐督织阿喊衔骨(遗b大)炊声作用在雪i寺土条上的息力疏2橡．任选一机圆心予O段，以帐为半径作念圆弧，春AC封为滑动面锋，将滑动塑面以上土家体分成几锹个等宽（汽不等宽亦动可）土条泛；议皂3舍．计算每突个土条的猫力（以第帖i域土条为例桌进行分析尺）匠；以暗敏闷第熔i破条上作用高力有（纵民向恢取顶1独m洗）爪:贴耀酬自重糟W然i然；胡湖胡法向反力踏N西i昌和剪切力筝T闷I堵；血土条侧面梁ac浸和野bd碗上的法向姨力卷P探i某、匆P禁i呆+1钓和剪力傲X钻i杜、纳X州i机+1谁。为简化论计算，设点P蓬i师、强X皮i僚的合力与岛P填i府+1窃、渠X胁i锹+1妹的合力相催平衡。醒根据土条韵静力平衡么条件列出漆移融滑动面驾上应力分苹别为就厚4血．滑动面垄AB刷上的总滑恢动力矩（唐对滑动圆键心）为锤吐5垒．滑动面乘AB冷上的总抗壳滑力矩（阁对滑动圆含心）为：搂6次．确定安阻全系数奶K罚。总抗滑迈力矩与总呀滑动力矩版的比值称睬为似稳定安全撞系数挤K脚注意漫：闻地下水位闪以下用有陵效重度抵；唤土的粘聚咬力蛾c触和内摩擦何角罪应按滑弧塌所通过的乔土层采PAGE5闭取不同的晒指标。院【例题先鸦自习后讲驼解】茶【废例潮8-末2元】某土坡彩如惨图阅8-凤8踪所示。已益知土坡高粉度辣H部=6屡m搁，坡角垒=55宣°灭，土的重毫度股=18.躺6kN/旅m怪3剧，内摩擦黄角擦=12化°纸，粘聚方力俘准c艳=16裕.7kP锅a哗。试用条筹分法验算仪土坡的稳悼定安全系荣数。玩【解题思风路】斗①困按比例绘津出土坡，以选择滑弧岸圆心，作肝出相应的半滑动圆弧隔。伪②席将滑动土辽体分成若洞干土条（戒本例题将往该滑弧分惩成目7览个土条）恢并对土条关编号；真③话量出各土砖条中心高破度培h穴i棉、宽度波b没i型，并列表苍计视算构sin狱i围、垫cos钳i被以及土条何重快W袍i亏等值，计穿算该圆心糟和半径下遭的安全系叠数师④沟对圆心骑O摊选不同半洒径，得到筒O轰对应的最馒小安全系泰数；圾⑤迷在可能滑幸动范围内坊，选取其巴它圆心瑞O雪1呆，揪O岂2券，兽O蝶3穷，率…按，重复上获列计算，床从而求出喜最小的安梅全系数，含即为该土绕坡的稳定蒜安全系数庙。市三、泰勒诞图表法摄影响土坡截的稳定性忠指标当稳定数宁：将三个装参数尸c笼、马和遣H委合并为一无个新的无导量纲参数块N哪s逗，称为稳轧定数。式中：泛H斤cr异―炸―禽土坡的临徒界高度或耳极限高度斜。帮按不同的若绘出古与愿N严s墙的关系曲传线。岁采用泰勒供图表法可够以解决简制单土坡稳泥定分析中殊的下述问缓题：闭1台．已知坡杜角游及土的性擦质指标声c解、朝、往，求稳定神的坡高痕H短；饮2瓣．已知坡捐高驶H硬及土的性锐质指标笼c普、床、喷，求稳定嚼的坡角幅；回3言．已知坡遥角拢、坡高捐H援及土的性依质指标树c唉、考、伞，求稳定政安全系数仁K醉。平土坡稳定朵安全系数幻K回的表达形宗式如下：束泰勒图表袋法应用范株围：均质愿的、坡高涛在荷10责m方以内的土封坡，也可首用于较复催杂情况的赌初步估算躁。孤【例题先肠自习后讲率解】纯【川例戚8-能3鸽】一简单上土坡的刚=15°号,携c兴=12柄.0kP智a,专=17.锁8kN/矛m土3狠，若坡高击为是5m,籍侮试确定安作全系数悉为悟1.层2理时的稳定士坡角。若殿坡角捧为芦60泻°粘，试确定煮安全系数杜为想1.为5茧时的最大粘坡高。报【解题思裕路】甚①苍求稳定坡呼角时的临跌界高度粗H章cr柏，稳定数蓝N低s肯，由溪玩，吃N隐s君查得稳定界坡角刊。PAGE6侦②坊由闷，箭查得泰勒形稳定数认N熔s沿③搁相应与稳浸定安全系樱数符为墨1.徒5题时的最大爆坡高谋H监max柏第三执节秒潮土坡稳定里性分析中扯的一些问哥题＊其【基本内那容】泥一、挖方态边坡与天剂然边坡趟人工挖出拔和天然存饱在的土坡伤是在天然赚地层中形秃成的。天落然地层的住土质与构桨造都比较别复杂，与可人工填筑听土坡相比挥，性质上凯有其独特弄之处。耗对于正常潜固结及超纪固结粘土义土坡，按裁上述的稳鱼定分析方毅法，对它目们求得的逃安全系数尘，比较符际合实测结脖果。捡对于超固由结裂隙粘怀土土坡，苗采用与上脆述相同的狮强度试验开方法与稳聋定分析方羞法，会得累出不正确壮的结果，辱即算出的确安全系数厕大大超别过赞1.触0付，而实际待上土体已叼经破坏。腹二、关于馅圆弧滑动壮条分法的名讨论费费伦纽斯昌条分法假炸定土坡稳勿定问题是缠个平面问撞题，滑裂帜面是个圆萌柱面，计隆算中不考既虑土条之据间的作用兰力，土坡反稳定的安驼全系数是破用滑裂面牌上全部抗括滑力矩与彻滑动力矩腥之比来定江义的。收毕肖普搁（静Bish周o饰p老）考虑了鸽分条间的挠水平推力骑，目前在栋工程中应丑用较广泛锅，可参阅贷有关书籍烈。衣对于某些街特殊条件瓶下的非均送质土，例各边坡中存枣在明显的遵软弱夹层漂、或裂隙惯比较发育盼的岩土体夕，其滑动宪面将与圆读柱面相差清甚远，圆魔弧滑动条薪分法不再滔适用。要霞考虑非圆另弧法进行悬计算。麦三、土的史抗剪强度著指标值的译选用校对任一种量给定的土暴来说，强魄度指标变锐化幅度之昂大远超过怠不同静力吗计算方法嗽之间的差献别。悟应尽可能秒结合边坡藏的实际加离荷情况，君填料的性患质和排水颗条件等，累合理的选回用土的抗订剪强度指霞标。撤重要的工爸程应采用哄有效强度腊指标进行眯核算。葡对于控制工土坡稳定子的各个时滤期，应分套别采用不付同试验方渠法的强度碑指标。塔在设计土焰坡时，如银附近有已港经滑动的添土坡，可瓦用反分析絮法确定土模的抗剪强聚度。品四、安全驳系数的选垫用辛一般来说健，工程等没级愈高，廊所需要的秆安全系数供愈大。目歪前，对于生土坡稳定迫的安全系吼数，幸各个部门桑有不同的材规定。更同一边坡光稳定分析墓，选用不站同的试验套方法、不饰同的稳定陡分析方法姥，会得到裙不同的安餐全系数。州五、查表斯法确定土狭质边坡的凉坡度啦边坡的坡创度允许值掀，应根据逢当地经验乒，参照同梨类土层的弃稳定坡度剃进行确定坟，一些规爱范和手册涨根据大量缸设计和运梳行经验规滨定了土坡仿坡度的允欣许值，可漫通过查表窑法确定土号质边坡的老坡PAGE7度。辫【提问答博疑】序【本次课伐小结】柴1樱．无粘性挤土土坡的尘稳定性与必坡高无关倍，仅取决调于坡角摸β侄；旺2状．当坡面弦有顺坡渗蚀流作用时塌，无粘性矿土土坡的雷稳定安全巡系数将近秤乎降低一并半。去3丧．瑞典圆踪弧法和泰哨勒图表法霞计算相对吓简单，用咐于分析均书质粘性土杂土坡，亦蝇可用于较慈复蜻杂情况的百初步估算宗；垄4息．条分法能用于分析扶外形比较妻复杂的粘速性土土坡序，特别是重多层土土姜坡，计算艳工作量大盼，没一般由计胜算机完成谈。普【复习思怀考】畏1纯．对无粘暂性土，有戏渗流作用明的土坡稳低定与无渗浆流作用的适土坡稳定冶相比有何浸变化？邮2控．砂性土巾土坡的稳基定性只要劣坡角不超叉过其内摩择擦角，坡葡高庙H间可不受限虾制，而粘超性土土坡总的稳定性秤还同坡高卸有关，试举分析其原考因；惑3掉．粘性土亚土坡稳定纽分析有哪票些方法？座各种分析黄方法的适笼用条件是诵什