教學課件邊坡工程邊坡穩(wěn)定性評價分析概述PPT學習教案

1、會計學1 教學課件邊坡工程邊坡穩(wěn)定性評價分析教學課件邊坡工程邊坡穩(wěn)定性評價分析 概述概述 f s F f s F s F s F s F 2.1 2.1 概概 述述（1/21/2） 第1頁/共66頁 2.1 2.1 概概 述述（2/22/2） 第2頁/共66頁 評評 價價 方方 法法 定量分析定量分析 定性分析定性分析 自然自然(成因成因)歷史分析法歷史分析法 工程類比法工程類比法 邊坡穩(wěn)定性分析數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)邊坡穩(wěn)定性分析數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng) 圖解法：赤平極射投影、實體比例投影、圖解法：赤平極射投影、實體比例投影、 摩擦圓法摩擦圓法 極限平衡分析法極限平衡分析法 數(shù)值分析方法數(shù)值分析方法 模型

2、模擬試驗法等模型模擬試驗法等。 2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(1/19)(1/19) 第3頁/共66頁 2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(2/19)(2/19) 第4頁/共66頁 2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(3/19)(3/19) 第5頁/共66頁 2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(4/19)(4/19) 第6頁/共66頁 2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(5/19)(5/19) 第7頁/共66頁 2.1

3、2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(6/19)(6/19) 第8頁/共66頁 2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(7/19)(7/19) 第9頁/共66頁 2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(8/19)(8/19) 第10頁/共66頁 2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(9/19)(9/19) 第11頁/共66頁 2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(10/19)(10/19) 第12頁/共66頁 2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法

4、概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(11/19)(11/19) 第13頁/共66頁 2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(12/19)(12/19) 第14頁/共66頁 2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(13/19)(13/19) 第15頁/共66頁 2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(14/19)(14/19) 第16頁/共66頁 2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(15/19)(15/19) 第17頁/共66頁 2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)

5、定性分析評價方法概述(16/19)(16/19) 第18頁/共66頁 2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(17/19)(17/19) 第19頁/共66頁 2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(18/19)(18/19) 第20頁/共66頁 2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(19/19)(19/19) 第21頁/共66頁 sin cos G LCtgG F jjf s LCG jjf tancos sinG 2.3 2.3 單平面滑動邊坡穩(wěn)定性分析單平面滑動邊坡穩(wěn)定性分析（1/31/3） 第22

6、頁/共66頁 作用于作用于CDCD上的靜水壓力上的靜水壓力V V 2 5 . 0 wwgZ V 作用于作用于ADAD上的靜水壓力上的靜水壓力U U為為 sin2 1 ww ww ZH gZV 邊坡穩(wěn)定性系數(shù)邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為為 cossin )sincos( VG ADCtgVUG F jj s 2.3 2.3 單平面滑動邊坡穩(wěn)定性分析單平面滑動邊坡穩(wěn)定性分析（2/32/3） 第23頁/共66頁 coscossin )sinsincos( EK jjEK s FVG ADCtgFVUG F FEK=1G 水平地震作用水平地震作用 2.3 2.3 單平面滑動邊坡穩(wěn)定性分析單平面滑動邊坡穩(wěn)定性分析（

7、3/33/3） 第24頁/共66頁 2. 4 2. 4 條分法條分法(1/7)(1/7) 第25頁/共66頁 2. 4 2. 4 條分法條分法(2/7)(2/7) 第26頁/共66頁 2. 4 2. 4 條分法條分法(3/7)(3/7) 第27頁/共66頁 1)1)重力重力W W 2)2)條塊側(cè)面法向力條塊側(cè)面法向力E Ei i、E Ei-1 i-1， ， 其作用點離弧面為其作用點離弧面為h hi i、h hi-1 i-1 3)3)條塊側(cè)面切向力條塊側(cè)面切向力T Ti i、T Ti-1 i-1 4)4)土條底部的法向力土條底部的法向力N N 、切向力 、切向力S S ， ， 條塊弧段長為條塊弧

8、段長為l li i 3. 3. 土條土條i i所受的力所受的力 2. 4 2. 4 條分法條分法(4/7)(4/7) 第28頁/共66頁 s iiii i i zi xi F lctgN S M F F 極限平衡方程： 力的平衡方程： 0 0 0 n n個土條，個土條，n-1n-1個分界面，個分界面，E Ei i 、 、 T Ti i、 、h hi i共 共3(n-1)3(n-1)個未知數(shù)；個未知數(shù)； N Ni i 、S Si i共共2n2n個未知數(shù)；個未知數(shù)；FsFs一個未知數(shù)。一個未知數(shù)。 則共有未知數(shù)則共有未知數(shù)5n-25n-2個，可建方程個，可建方程4n4n個，為超靜定問題。個，為超靜

9、定問題。 2. 4 2. 4 條分法條分法(5/7)(5/7) 第29頁/共66頁 2. 4 2. 4 條分法條分法(6/7)(6/7) 第30頁/共66頁 2. 4 2. 4 條分法條分法(7/7)(7/7) 第31頁/共66頁 2.5 2.5 瑞典條分法瑞典條分法（1/41/4） 第32頁/共66頁 i 根據(jù)摩爾一庫侖準則，滑根據(jù)摩爾一庫侖準則，滑 裂面裂面ABAB上的平均抗剪強度上的平均抗剪強度 為：為： 式中：式中：法向總應力；法向總應力； u u孔隙應力；孔隙應力； ， 坡體有效抗剪坡體有效抗剪 強度指標。強度指標。 () f cu tg c ， 2.5 2.5 瑞典條分法瑞典條分法

10、（2/42/4） 第33頁/共66頁 1 () f iiiiiiii SS TllcNu tgl FF coscos iiiiii NWbh 0 iiii W xTR sin ii xR (cos) sin i iiii ii s ii clWul tg F W iiii Whb 2 cossec sin iiiiiii s iiii chubtg F hb 2.5 2.5 瑞典條分法瑞典條分法（3/43/4） 第34頁/共66頁 2.5 2.5 瑞典條分法瑞典條分法（4/44/4） 第35頁/共66頁 考慮了土條間力的作用考慮了土條間力的作用 如右圖所示如右圖所示: : E Ei i及及X

11、Xi i: :土條間的法向和切向土條間的法向和切向 條間作用力條間作用力; ; W Wi i: :土條自重力土條自重力; ; Q Qi i: :土條的水平作用力土條的水平作用力; ; N Ni i、T Ti i: :分別為土條底的總法分別為土條底的總法 向力和切向力向力和切向力; ; e ei i: :土條水平力土條水平力Q Qi i的作用點到的作用點到 圓心的垂直距離圓心的垂直距離 第36頁/共66頁 1 sincos0 iiiiiii WXXTN 1 () f iiiiiiii SS TllcNu tgl FF 1 sinsin iii iii iiiii ss c lultg NWXX

12、FF 1 sin cos i ii i s tg F cos 1iiiiii TXXwN 2.6 Bishop2.6 Bishop條分法條分法 (2/6)(2/6) 第37頁/共66頁 0 iiii i W xTRQe 1 sin iiiiiiiii s i iii cbWubXXtg F e WQ R sin iiiiiii s i iii cbWub tg F e WQ R i Q 2.6 Bishop2.6 Bishop條分法條分法 (3/6)(3/6) 第38頁/共66頁 i i iiiiiii ctgbWuQeR、 、 、 、 、 i sin iiiiiii s i iii cbWu

13、b tg F e WQ R 1 sin cos i ii i s tg F 2.6 Bishop2.6 Bishop條分法條分法 (4/6)(4/6) 第39頁/共66頁 i 2.6 Bishop2.6 Bishop條分法條分法 (5/6)(5/6) 第40頁/共66頁 簡化簡化BishopBishop方法的特點方法的特點 (1) (1) 假設條塊間作用力只有法向力沒有切向力；假設條塊間作用力只有法向力沒有切向力； (2) (2) 滿足滑動土體整體力矩平衡條件；滿足滑動土體整體力矩平衡條件； (3)(3) 滿足各條塊力的多邊形閉合條件，但不滿足條滿足各條塊力的多邊形閉合條件，但不滿足條 塊的力

14、矩平衡條件；塊的力矩平衡條件； (4) (4) 滿足極限平衡條件；滿足極限平衡條件； (5) (5) 得到的安全系數(shù)比瑞典條分法略高一點。得到的安全系數(shù)比瑞典條分法略高一點。 2.6 Bishop2.6 Bishop條分法條分法 (6/6)(6/6) 第41頁/共66頁 2.7 2.7 不平衡推力傳遞法不平衡推力傳遞法(1/5)(1/5) 第42頁/共66頁 111 cossin i iiiii s F 11 cossin sincos iii iiii i i iiiiiii ss WulQtgcl PWQP FF 2.7 2.7 不平衡推力傳遞法不平衡推力傳遞法(2/5)(2/5) 第43

15、頁/共66頁 11 cossin sincos iii iiii i i iiiiiii ss WulQtgcl PWQP FF 111 cossin i iiiii s F 2.7 2.7 不平衡推力傳遞法不平衡推力傳遞法(3/5)(3/5) 第44頁/共66頁 11 sincoscossin isiiiii iiiiii iiii P F WQclWQul tgP 111 cossin iiiiii tg 2.7 2.7 不平衡推力傳遞法不平衡推力傳遞法(4/5)(4/5) 第45頁/共66頁 2.7 2.7 不平衡推力傳遞法不平衡推力傳遞法(5/5)(5/5) 第46頁/共66頁 2.8

16、 Janbu2.8 Janbu條分法條分法（1/91/9） 第47頁/共66頁 f S F 2.8 Janbu2.8 Janbu條分法條分法（2/92/9） 第48頁/共66頁 JanbuJanbu法力學模型法力學模型 2.8 Janbu2.8 Janbu條分法條分法（3/93/9） 第49頁/共66頁 普遍條分法的特點普遍條分法的特點:假定條塊間的水平作用力的位置。在這一假定條塊間的水平作用力的位置。在這一 前提下，每個條塊都滿足全部前提下，每個條塊都滿足全部靜力平衡條件靜力平衡條件和和極限平衡條件極限平衡條件， 滑動體的滑動體的整體力矩平衡條件得到了滿足整體力矩平衡條件得到了滿足，而且適用

17、于任何滑動，而且適用于任何滑動 面而不必規(guī)定滑動面是一個圓弧面。面而不必規(guī)定滑動面是一個圓弧面。 i W i i N i T A B C O i i W iii HHH 1 i i iii PPP 1 i N )tan( 1 iiii s i Nlc F T i X i O 1i P 1i H i P i H 1i h i h i h i N i T i W 2.8 Janbu2.8 Janbu條分法條分法（4/94/9） 第50頁/共66頁 根據(jù)豎向力平衡關系根據(jù)豎向力平衡關系 0 z F iiiiii TNHWsincos iiiiii THWNsincos 根據(jù)水平向力平衡關系根據(jù)水平向

18、力平衡關系 0 x F iiiii NTPsincos i W iii HHH 1 i i iii PPP 1 i N )tan( 1 iiii s i Nlc F T iii i i iii i iiii iii HWT THW TP tan)( cos sin cossin cos sin cos 2 根據(jù)極限平衡條件根據(jù)極限平衡條件 )tan( 1 iiii s i Nlc F T 2.8 Janbu2.8 Janbu條分法條分法（5/95/9） 第51頁/共66頁 由上式整理得到由上式整理得到 s ii iii i ii s i F HWlc F T tantan 1 tan)( co

19、s 1 1 上式代入前面上式代入前面 計算式計算式 i P iiiiiiiii sii i s i HWHWlc FF P tan)(tan)(cos /tantan1 sec1 2 0 P 1 P 2 P 3 P n P i j ji n PP PPPPP PP PP 1 21212 11 0 0, 0 a b 2.8 Janbu2.8 Janbu條分法條分法（6/96/9） 第52頁/共66頁 0 1 n i in PP 0tan)(tan)(cos /tantan1 sec1 2 iiiiiiiii sii i s HWHWlc FF iii sii i iiiii s HW F HWb

20、c F tan)( /tantan1 sec tan)( 2 iii i iiiii s HW m HWbc F sin)( 1 tan)( s ii ii F m tansin cos 上式與畢肖普計算公式很相似，但分母有差別。上式與畢肖普計算公式很相似，但分母有差別。畢肖普公畢肖普公 式式是根據(jù)滑動面為圓弧面，滑動土體滿足力矩平衡條件推是根據(jù)滑動面為圓弧面，滑動土體滿足力矩平衡條件推 導出的。導出的。簡布法則簡布法則是利用力的是利用力的多邊形閉合條件多邊形閉合條件和和極限平衡極限平衡 條件條件，最后由條間水平向推力代數(shù)和為零的條件推出的。，最后由條間水平向推力代數(shù)和為零的條件推出的。 c

21、2.8 Janbu2.8 Janbu條分法條分法（7/97/9） 第53頁/共66頁 根據(jù)單個條塊的力矩平衡關系，推導條塊間根據(jù)單個條塊的力矩平衡關系，推導條塊間 切向力增量切向力增量 0 oi M 0tan 2 1 tan 2 1 )( 2 )( 2 iiii iiiiii i ii i i XhP XhhPP X HH X H i X i O 1i P 1i H i P i H 1i h i h i h i N i T i W i 略去高階微分微分項整理后得略去高階微分微分項整理后得 iii i i i i i ii iiiiii HHH X h P X h PH hPhPXH 1 0 d

22、 e c d e b a依據(jù)依據(jù)，通過迭代法求解，通過迭代法求解 2.8 Janbu2.8 Janbu條分法條分法（8/98/9） 第54頁/共66頁 0 i H 令 1 s Fc）式求解依據(jù)（ i Pa）式求解依據(jù)（ i Pb）式求解依據(jù)（ i Hd）式求解依據(jù)（ i He）式求解依據(jù)（ 2 s Fc）式求解依據(jù)（ 12 ss FF 否 End 是 求解步驟求解步驟 JanbuJanbu法通常用來法通常用來 校核一些形狀比校核一些形狀比 較特殊的滑裂面較特殊的滑裂面 ，一般不必假定，一般不必假定 很多滑裂面來計很多滑裂面來計 算，上述的迭代算，上述的迭代 計算雖比較復雜計算雖比較復雜 和煩瑣，根據(jù)經(jīng)和煩瑣，根據(jù)經(jīng) 驗，一般驗，一般3 34 4輪輪 迭代計算即可滿迭代計算即可滿 足要求。足要求。 2.8 Janbu2.8 Janbu條分法條分法（9/99/9） 第55頁/共66頁 2.9 2.9 最危險滑裂面的確定方法最危險滑裂面的確定方法（1/51/5） 第56頁/共66頁 B 1 O A R H 2 各 種 坡 角 的 1和 2值 坡 角 坡 度1 :m12 6 0 1 :0 .5 82 9 4 0 4 5 1 :1 .02 8 3 7 3 3 4 1 1 :1 .52 6 3 5 2 6 3 4 1 :2 .02 5 3