第八章土坡稳定分析.ppt

1、第八章 土坡稳定分析,主要内容,8.1 土坡稳定及其影响因素 8.2 平面滑动面的土坡稳定分析 8.3 瑞典条分法 8.4 稳定数法 8.5 圆弧滑动面的毕肖普法,8.1 土坡稳定及影响因素,坡肩,天然土坡,人工土坡露天矿,人工土坡,影响土坡稳定的因素主要有： （1）边坡坡角愈小愈安全，但不经济，坡角太大，则经济不安全。 （2）坡高H，其他条件相同，H越大越不安全。 （3）土的性质，如 、c和的值，如c、 值大，则土坡安全。 （4） 地下水的渗透力，当边坡中有地下水渗透时，渗透力与滑动方向相反则安全，两者方向相同则危险。 （5）震动作用的影响如地震、工程爆破、车辆震动等。 （6）人类活动和生态

2、环境的影响。,8.2 平面滑动面的土坡稳定分析,一、一般情况下的无粘性土土坡,或用Ks表示,由此可见，对于均质无粘性土土坡，理论上只要坡角小于土的内摩擦角，主体就是稳定的。Ks等于1时，主体处于极限平衡状态，此时的坡角就等于无粘性土的内摩擦角。,二、有渗流作用时的无粘性土土坡,因此，当坡面有顺坡渗流作用时，无粘性土土坡的稳定安全因数将近乎降低一半。,【例9-1】 均质无粘性土土坡，其饱和重度sat=20.0 KN/m3， 内摩擦角=300，若要求该土坡的稳定安全系数为1.20，在干坡情况下以及坡面有顺坡渗流时其坡角应为多少度？,8.3 瑞典条分法,粘性土由于土粒间存在粘聚力，发生滑坡是整体土体

3、向下滑动，坡面上任一单元的稳定条件不能用来代表整个土坡的稳定条件。 粘性土土坡的滑动面在土坡内部。 通过对大量粘性土土坡的滑坡现场调查，发现滑坡面基本为圆弧面，因此，假设粘性土土坡的滑动面形状为圆弧面。 粘性土坡稳定分析的方法主要是条分法。,条分法的假定,假定滑动面为圆弧形滑面。 假定滑坡体和滑面以下土体均为不变形的刚体。 假定整个滑面上各点的安全系数相等。 将滑动面以上的土体分为若干垂直土条。 对作用在每一土条上的力和力矩进行分析，求出在极限平衡条件下土体的稳定安全系数。,瑞典条分法, 按比例绘出土坡剖面； 任选一圆心O，确定滑动面，将滑动面以上土体分成几个等宽或不等土条； 每个土条的受力分

4、析。,滑动面的总滑动力矩,滑动面的总抗滑力矩,确定安全系数,条分法是一种试算法，应选取不同圆心位置和不同半径进行计算，求最小的安全系数，要求1.05-1.50。,瑞典条分法的计算步骤,（1）初选圆心O和半径R； （2）以b=R/10为宽度分条； （3）编号：过圆心垂线为0#条中线，右侧为正，编号递增；左侧为负，编号递减； （4）列表计算li，Wi，i，以及安全系数； （5）变化圆心O和半径R，返回1重复步骤14； （6）算至Fs最小结束。,瑞典法的优缺点,优点：在求安全系数时不须叠代或试算，不存在收敛性问题。 缺点：由于该法忽略了土条条间力的影响，严格来说，对每一土条力和力矩的平衡条件是不满足

5、的，仅能满足整个滑动土体的整体力矩平衡条件，这样使得算出的安全系数一般可能偏小10%20%，并且这种误差随着圆弧圆心角和孔隙水压力的增大而增大，严重时可使算出的安全系数比其他较严格的方法小一半。,【例9-2】 某土坡如图所示，已知土坡高度H=6m，坡角=550，土的重度=18.6KN/m，内摩擦角=120，粘聚力c=16.7kPa。试用条分法验算土坡的稳定安全系数。,按比例绘出土坡，选择圆心，作出相应的滑动圆弧； 将滑动土体分成若干土条，对土条编号； 量出各土条中心高度hi、宽度bi，列表计算sini、cosi以及土条重Wi，计算该圆心和半径下的安全系数； 对圆心O选不同半径，得到O对应的最小

6、安全系数； 在可能滑动范围内，选取其它圆心O1，O2，O3，重复上述计算，求出最小安全系数，即为该土坡的稳定安全系数。,按比例绘出土坡，选择圆心，作出相应的滑动圆弧，取圆心O，取半径R=8.35m； 将滑动土体分成若干土条，对土条编号； 列表计算该圆心和半径下的安全系数。,土坡的稳定性相关因素：,泰勒（Taylor,D.W，1937）用图表表达影响因素的相互关系,稳定因数,土坡的临界高度或极限高度,稳定数法（即泰勒图表法），适宜解决简单土坡稳定分析的问题： 已知坡角及土的指标c、，求稳定的坡高H。 已知坡高H及土的指标c、，求稳定的坡角。 已知坡角、坡高H及土的指标c、，求稳定安全系数F s。,8.4 稳定数法, 30，或 =00且530-坡角圆,确定滑动面, =00且530-坡脚圆坡面圆中点圆,稳定因数与坡角的关系: =00,稳定因数与坡角的关系: 00,【例9-3】 一简单土坡=150，c=12.0kPa， =17.8KN/m3，若坡高为5m，试确定安全系数为1.2时的稳定坡角。若坡角为600，试确定安全系数为1.5时的最大坡高。,解：在稳定坡角时的临界高度：Hcr=KH=1.25=6m,由=150，Ns=8.9查图得稳定坡角=570,由=600， =150查图得泰勒稳定数Ns为8.6,求得坡高Hcr=5.80m，稳定安全系数为1.5时的最大坡高Hmax为,稳定数：,稳定数：