巖土邊坡穩(wěn)定性分析

1、巖土邊坡工程巖土邊坡工程Page 21.1邊坡邊坡邊坡：具有傾斜表面的巖土體。2坡肩 坡頂坡面坡角坡趾坡高Page 31.自然邊坡（江，河湖，海形成的岸坡）3邊坡邊坡按成因成因可分為自然邊坡和人工邊坡。Page 42.人工邊坡（ 挖方：溝、渠、坑、池）4露天礦Page 52.人工邊坡（填方：堤、壩、路基、堆料）5小浪底土石壩Page 61.2土坡滑動的原因一、土坡滑動的原因一、土坡滑動的原因 根本原因在于土體內(nèi)部某個面上的剪應(yīng)力達(dá)到了它的抗根本原因在于土體內(nèi)部某個面上的剪應(yīng)力達(dá)到了它的抗剪強(qiáng)度，穩(wěn)定平衡遭到破壞。剪強(qiáng)度，穩(wěn)定平衡遭到破壞。剪應(yīng)力達(dá)到抗剪強(qiáng)度的起因有二剪應(yīng)力達(dá)到抗剪強(qiáng)度的起因有二

2、:（1）剪應(yīng)力增加（2）土體本身抗剪強(qiáng)度減小6Page 7二、安全系數(shù)的定義二、安全系數(shù)的定義7TTKfMMKfT、M滑動力、滑動力矩；滑動力、滑動力矩；Tf、Mf抗滑力、抗滑力矩；抗滑力、抗滑力矩；Page 8三、滑動面的形狀三、滑動面的形狀平面：均質(zhì)無粘性土土坡滑動形成平面：均質(zhì)無粘性土土坡滑動形成圓柱面：均質(zhì)粘性土土坡滑動形成圓柱面：均質(zhì)粘性土土坡滑動形成復(fù)合滑動面：非均質(zhì)粘性土土坡滑動形成復(fù)合滑動面：非均質(zhì)粘性土土坡滑動形成8Page 92.1無粘性土土坡穩(wěn)定分析無粘性土土坡穩(wěn)定分析 由于無粘性土土粒之間無粘聚力，因此，只要位于坡由于無粘性土土粒之間無粘聚力，因此，只要位于坡面上的土單

3、元能夠保持穩(wěn)定，則整個土坡就是穩(wěn)定的。面上的土單元能夠保持穩(wěn)定，則整個土坡就是穩(wěn)定的。滑動面形狀：平面9Page 10一、無滲流作用時的無粘性土土坡一、無滲流作用時的無粘性土土坡坡面與水平夾角為坡面與水平夾角為 砂土內(nèi)摩擦角為砂土內(nèi)摩擦角為 取土單元取土單元A，自重自重: : W滑動力：滑動力：坡面壓力坡面壓力：抗滑力：抗滑力：抗滑安全系數(shù)：抗滑安全系數(shù)：10sinTWcosNWtancostanWNTftantansintancosfWWTTKPage 1111tantanK 當(dāng)當(dāng) = 時時，K=1.0，土坡處于極限平衡狀土坡處于極限平衡狀態(tài)，坡角態(tài)，坡角 稱為稱為天然休止角。天然休止角。

4、無粘性土土坡的穩(wěn)定與土坡高度無關(guān)，無粘性土土坡的穩(wěn)定與土坡高度無關(guān)，只與坡角只與坡角 有關(guān)。有關(guān)。Page 12二、滲流作用時的無粘性土土坡二、滲流作用時的無粘性土土坡坡面與水平夾角為坡面與水平夾角為 砂土內(nèi)摩擦角為砂土內(nèi)摩擦角為 取土單元取土單元A，自重自重: : 滑動力：滑動力：滲透力滲透力：抗滑力：抗滑力：抗滑安全系數(shù)：抗滑安全系數(shù)：12(sinsin)sinwsatTJVVtancostanWNTftgtgtgJTTKsatsatfsincosVWVViJwwsinPage 13可知與無滲流比較可知與無滲流比較K減小近一倍減小近一倍意味著原來穩(wěn)定的土坡，有沿坡滲流時可能破壞意味著原來穩(wěn)

5、定的土坡，有沿坡滲流時可能破壞.135.0satPage 142.2粘性土土坡穩(wěn)定分析粘性土土坡穩(wěn)定分析粘性土由于土粒間存在粘聚力，發(fā)生滑坡時是整塊土體向粘性土由于土粒間存在粘聚力，發(fā)生滑坡時是整塊土體向下滑動，其危險滑裂面位置在土坡深處。下滑動，其危險滑裂面位置在土坡深處。14OR 對于均勻土坡，在對于均勻土坡，在平面應(yīng)變條件下，其滑平面應(yīng)變條件下，其滑動面可用一圓?。▓A柱動面可用一圓弧（圓柱面）近似。面）近似。Page 15粘性土土坡穩(wěn)定分析方法主要有：粘性土土坡穩(wěn)定分析方法主要有： 1 整體圓弧滑動法整體圓弧滑動法（瑞典瑞典Petterson） 2 瑞典條分法瑞典條分法（瑞典瑞典Fell

6、enius） 3 畢肖普條分法畢肖普條分法（ Bishop） 4 簡布條法（簡布條法（Janbu）15Page 161.整體圓弧滑動法整體圓弧滑動法假設(shè)條件假設(shè)條件 均質(zhì)土均質(zhì)土 二維二維 圓弧滑動面圓弧滑動面 滑動土體呈剛性轉(zhuǎn)動滑動土體呈剛性轉(zhuǎn)動 在滑動面上處于極限平衡條件在滑動面上處于極限平衡條件16ORPage 17平衡條件平衡條件（各力對圓心O的力矩平衡）(1) 滑動力矩：(2) 抗滑力矩： 注：（其中法向應(yīng)力 是未知函數(shù)） 當(dāng)內(nèi)摩擦角=0（粘土不排水強(qiáng)度）時(3) 安全系數(shù)：17WdM RlcRlMLnLftd )tan(d00ucc Rl cMtWdRlcMMFtsfWROdACn

7、Page 18(1)(1)當(dāng)當(dāng)0 0時，法向應(yīng)力時，法向應(yīng)力 n n是是L(x,y)L(x,y)的函數(shù)，無法得到的函數(shù)，無法得到F Fs s的的理論解理論解(2)(2)其中圓心其中圓心O O及半徑及半徑R R是任意假設(shè)的，還必須計算若干組是任意假設(shè)的，還必須計算若干組（O, RO, R）找到最小安全系數(shù)）找到最小安全系數(shù) 最可能滑動面最可能滑動面(3)(3)適用于飽和粘土適用于飽和粘土18Page 19最危險滑動面的確定最危險滑動面的確定均質(zhì)粘性土土坡，最危險滑動面常通過坡角。當(dāng)=0時；最危險滑動面的圓心點位于AO、BO的交點O。19Page 20當(dāng)0時最危險滑動面的圓心點位于EO的延長線周圍

8、。20Page 2121C1OBA12RR1ER2C2C目前，電算分析表明，無論多復(fù)雜土坡，最危險滑弧圓心軌跡都是一根類似雙曲線的曲線，位于土坡坡線重心豎直線與發(fā)現(xiàn)之間。Page 222.瑞典（Fellenius）條分法假設(shè)條件假設(shè)條件 費倫紐斯假設(shè)土條兩側(cè)的合力相等，作用線重合，即費倫紐斯假設(shè)土條兩側(cè)的合力相等，作用線重合，即土條兩側(cè)的作用力相互抵消。此時土條上的作用力僅有自土條兩側(cè)的作用力相互抵消。此時土條上的作用力僅有自重和滑動面上的兩個分力。重和滑動面上的兩個分力。22假設(shè)兩組合力(Ei、Xi) (Ei1、Xi1)Page 23由靜力平衡條件得：抗滑力矩為：滑力矩為：滑動面的總滑動力矩

9、:滑動面的總抗滑力矩:23cdbaNiTfiWiiiiiWTsiniiiWNcosiiilificlWclNTtancostaniiifiTiclWRRTMtancosiiiiRWRTMsiniiiWRMMsiniiiTiTclWRMMtancosPage 24安全系數(shù)由于忽略了條塊間的作用力，只滿足力矩平衡，不滿足靜力平衡。假設(shè)圓弧滑裂面，與實際滑裂面有差別。忽略了條間力，所計算安全系數(shù)K值偏??； 假設(shè)圓弧滑裂面，使K值偏大；總體結(jié)果是K值偏小。越大(條間的抗滑作用力越大)，K值越偏小。24iiiiiTWclWMMKsintancosPage 253.畢肖普（Bishop）條分法假設(shè)條件假設(shè)

10、條件假設(shè)滑裂面為圓弧不忽略條間作用力在每條的滑裂面上滿足極限平衡條件每條上作用力在豎直方向上靜力平衡總體對圓心O力矩平衡25Page 2626EiXiTfiNiiWiEi+1Xi+1Ei=Ei Ei1WiNiTfiiiiO由豎向力平衡得：iifiiiiXTNWsincos由極限平衡條件：KNlcTiiiifitanPage 27聯(lián)立以上兩式得：由滑動土體得整體平衡條件得：27iiiiiiifimKXWlcT1tancosiiiiKmsintancosRTxWfiiiiiRxsinEiXiTfiNiiWiEi+1Xi+1iOxiPage 28將Tfi代入上式得：假設(shè)Xi=0，且 licosi=b

11、i ，則：該式即為簡化畢肖普公式。28iiiiiiiWXWclmKsintancos1iiiiiWWcbmKsintan1Page 29畢肖普條分法的特點畢肖普條分法的特點：假設(shè)滑動面為圓??；滿足整體力矩平衡條件；假定土條之間只有法向力而無切向力；各土條滿足力平衡，不滿足力矩平衡；簡化條分法計算的安全系數(shù)誤差為2%7%；29Page 304.簡布（Janbu）條分法30坡面推力線滑動面Page 31假設(shè)了土體條塊間的水平作用力的位置。由此可以獲得，每個條塊都滿足全部靜力平衡條件和極限平衡條件，滑動土體的整體力矩平衡條件也自然得到滿足。該方法適用于任何滑動面而不必規(guī)定滑動面是一個圓弧面。該方法由簡布提出。31Page 32幾種分析計算方法對比幾種分析計算方法對比32方方法法整整體體圓圓弧弧法法簡簡單單條