第八章土坡稳定分析.ppt

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1、第八章土 坡 稳 定 分 析,8.1 土坡稳定分析的意义,边坡指具有倾斜坡面的岩土体。工程上的土坡包括天然土坡和人工土坡，按照岩土体边坡的材料性质，边坡还可以分为土坡、岩坡以及岩土混合边坡。边坡的外形结构如图8.1所示。,土坡滑动失稳的原因通常是剪应力增大或者抗剪强度降低两类因素综合作用的结果。 可能引起剪应力增大的各种因素包括： （1）浸水或其他外荷载使边坡土体重度增加； （2）开挖使斜坡变陡；,（3）其他外部荷载、爆破、地 震引起的冲击或震动荷载； （4）渗流力作用等。,可能致使土体性质变化和应力导致抗剪强度降低的各种因素有： （1）孔隙水压力增加； （2）冲击或振动荷载或周期性荷载； （

2、3）岩土体自身的风化作用； （4）干裂、冻融和软化因素等。,土坡的失稳形态与当地的工程地质条件有关。,8.2 无黏性土坡的稳定分析,8.2.1 无渗流作用时的无黏性土坡,一般要求为K1.251.30。,8.2.2 有渗流作用时的无黏性土土坡,8.3 黏性土坡的稳定分析,圆弧滑动面一般有以下三种形式：（1）圆弧滑动面通过坡脚B点图a，称为坡脚圆；（2）圆弧滑动面通过坡面上E点图b，称为坡面圆；（3）圆弧滑动面通过坡脚以外的A点图c，称为中点圆。,8.3.1 黏性土边坡稳定分析基本原理,1.基本概念,土坡稳定分析采用圆弧滑动面的方法习惯上也称为瑞典圆弧滑动法。,由于土的抗剪强度沿滑动面AD上的分布

3、是不均匀的，因此直接按上式计算土坡的稳定安全系数有一定的误差。,2.摩擦圆法,摩擦圆法由泰勒提出，他认为如图8.7所示滑动面AD上的抵抗力包括土的摩阻力及黏聚力两部分，它们的合力分别为F及C。,作用在滑动土体ABCDA上的3个力：滑动土体的重力W ；作用在滑动面AD上黏聚力的合力C ；作用在滑动面AD上的法向力及摩擦力的合力F。,3.最危险圆弧滑动面圆心的确定方法,（1）费伦纽斯确定最危险滑动面圆心的方法,a）土的内摩擦角=0 土坡的最危险圆弧滑动面通过坡脚，其圆心为D点 b）土的内摩擦角0 最危险滑动面也通过 坡脚，其圆心在ED的 延长线上,（2）泰勒的分析方法,泰勒认为圆弧滑动面的3种形式

4、是与土的内摩擦角值、坡角以及硬层埋藏深度等因素有关。泰勒经过大量计算分析后提出： a）当3时，滑动面为坡脚圆，其最危险滑动面圆心位置，可根据及角值，从图8.9中的曲线查得及值作图求得。 b）当=0且53时，滑动面也是坡脚圆，其最危险滑动面圆心位置，同样可从图8.9中的及值作图求得。 c）当=0且53时，滑动面可能是中点圆，也有可能是坡脚圆或坡面圆，它取决于硬层的埋藏深度。当土体高度为H，硬层的埋藏深度为ndH如图8.10a）所示。,泰勒提出在土坡稳定分析中共有5个计算参数，为了简化计算，泰勒把3个参数c、H组成1个新的参数Ns，称为稳定因数，即：,8.3.2 简单条分法,1.基本概念,取单位长

5、度土坡按平面问题计算。将滑动土体ABCDA分成许多竖向土条，任一土条i上的作用力如图所示。,2.最危险滑动面圆心位置的确定,确定最危险滑动面圆心位置的方法，可以利用前述费伦纽斯或泰勒的经验方法。,3.成层土边坡与坡顶超载时安全系数求解,（1）在计算土条重量时应分层计算，然后叠加 ；（2）黏聚力c和内摩擦角应按土条i所处滑动面所在土层位置采用相应的数值 。,上式仍适用，但应用时要注意：,如果在边坡的坡顶或坡面上作用着超载q，如图8.14所示，则只要将超载分别加到相关土条的重量中即可，此时边坡的稳定安全系数为：,8.3.3 毕肖普条分法,在工程实践中，为了改进条分法的计算精度，许多人都认为应该考虑

6、土条间的作用力，以求得比较合理的结果。目前已有许多解决问题的办法，其中以毕肖普（Bishop，1955）提出的简化方法为比较合理实用。,8.3.4 杨布条分法,当边坡中存在明显的软弱夹层时，滑坡将在软弱层中发生，其滑动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毕肖普条分法不再适用，运用杨布法可以解决此类问题。,1.杨布法基本假设和受力分析,两个假定,滑动面上的切向力等于滑动面上土所发挥的抗剪强度； 假定其作用点在土条底面以上高度处 。,2.杨布法土坡稳定安全系数计算公式,3.求Xi值,4.计算步骤,（l）第一次迭代时，先假定 Xi=0,计算Ai、Bi值。（2）第二次迭代计算时应考虑的

7、影响，这时先用K1值计算Ei及Ei值(这时Ai、Bi值仍为第一次迭代时的结果)，并求得Xi值 。 （3）第三次迭代计算同第二次迭代，用K2值计算Ei、Ei及Xi值，然后用试算法计算mi、Ai、Bi及安全系数K3值。 （4）当多次迭代求得的安全系数K1、K2、K3、，趋向接近时，一般当其误差0.005时，即可停止计算。,8.4 本章小结,边坡稳定分析的目的主要在于验算拟定的边坡是否安全、合理、经济，并根据给定的边坡高度、土的性质设计合理的边坡断面，以及对自然边坡进行稳定性分析和安全评价。本章对于无黏性土及黏性土边坡稳定分析的基本方法进行了介绍，并且对一些特殊土坡，如边坡土体分层、土体中有渗流、滑动面为非圆弧的情况进行了介绍，在掌握基本分析原理的基础上，能够结合具体土坡的实际情况进行稳定分析。,