土力學粘性土土坡穩(wěn)定性

1、土力學質疑 粘性土土坡穩(wěn)定分析 粘性土土坡穩(wěn)定分析方法 常用的粘性土土坡穩(wěn)定分析方法可以分為兩種：整體圓弧滑動穩(wěn)定分析法和條分法 （一）分析計算方法（一）分析計算方法 1 1假設條件：假設條件： 均質簡單粘性土坡均質簡單粘性土坡 取取1 1延長米按二維問題計算延長米按二維問題計算 圓弧滑動面圓弧滑動面ORdW 滑面以上滑動土體呈剛滑面以上滑動土體呈剛性轉動性轉動 在滑動面上土體處于極限在滑動面上土體處于極限平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)一整體圓弧法 2. 平衡條件（各力對平衡條件（各力對O的力矩平衡）的力矩平衡）000()eeeRfnnMde Rctgde RcActg de RsMwd(1) 滑動力矩：R

2、ussC AcRMFMWd抗滑力矩滑動力矩(3) 安全系數(shù)：uRccMcAcR當=0（粘土不排水強度）時， nnl注注：（其中 是未知函數(shù)）(2) 抗滑力矩：ORdCBAW二、條分法 1原理原理注注:無法求理論解，是 一個邊值問題，應通過數(shù)值計算解決。一個簡化解決方法是將滑動土體分成條條分法條分法。實際是一種離散化計算方法0lntgde整體圓弧法 ：n是l(x,y)的函數(shù)AORCsbB-2-1 01234567條分法是將滑動土體豎直分成若干土條，把土條當成剛體，分別求作用于各土條上的力對圓心的滑動力矩和抗滑力矩，然后按下式求土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)Fs ：2. 條分法中的和求解條件第i條土的作用力W

3、ihiPihi+1Pi+1Hi+1NiTiHi Wi是已知的 作用在土條體底部的力與作用點：Ni Ti ti 共3n個 作用在邊界上的力及作用點： Pi Hi hi 共3(n-1)個 （兩端邊界是已知的） 假設總體安全系數(shù)為Fs (且每條Fs都相等) Fs 共1個 未知數(shù)合計=3n+3(n-1)+1=6n-2 共n條土的未知量數(shù)目WihiPihi+1Pi+1Hi+1NiTiHi 各條： 水平向靜力平衡條件： x=0 共n個 垂直向靜力平衡條件： y=0 共n個 力矩平衡條件： M0=0 共n個 在n個滑動面上各條處于極限平衡條件： 共n個求解條件共求解條件共4n4n個個瑞典條分法 瑞典圓弧滑動

4、面條分法，是將假定滑動面以上的土體分成n個垂直土條，對作用于各土條上的力進行力和力矩平衡分析，求出在極限平衡狀態(tài)下土體穩(wěn)定的安全系數(shù)。該法由于忽略土條之間的相互作用力的影響，因此是條分法中最簡單的一種方法 簡化畢肖普條分法 畢肖普條分法假定滑動面為圓弧面，它考慮了土條側面的作用力，并假定各土條底部滑動面上的抗滑安全系數(shù)均相同，即等于滑動面的平均安全系數(shù)。畢肖普用了有效應力方法推導公式。楊布法 楊布條分法基本可以滿足所有的靜力平衡條件，所以是嚴格方法之一，但其推力線的假定必須符合條間力的合理性要求（即條間力不產生拉力和不產生剪切破壞）。目前國內外有關邊坡穩(wěn)定的電算程序，大多包含有楊布法對它們的假

5、定條件的對比 整體圓弧滑動穩(wěn)定分析法，它假設的是剛性滑動體滑動面上極限平衡 ，條件為軟粘土不排水Pn=0 瑞典條分法假設的是滑動面為圓弧面，不考慮條間力，可以減少2n-2個未知數(shù)。它的條件為一般均質土。 畢肖普條分法假設的是滑動面為圓弧面，切向條間力為0，減少n-1個未知數(shù)。它的條件為一般均質土。 楊布條分法假設的是滑動面為任意面，法向條間力和切向條間力之間為某函數(shù)關系，減少n-1個未知數(shù) 。它的條件為任意土 案例:龍門水庫滲漏事件 （1）基本情況 龍山水庫位于武江上游廊田河支流龍山水上。地處樂昌市東北部的廊田鎮(zhèn)龍山管理區(qū)龍山村。離京廣鐵路約12km。集雨面積26.2km2，水庫總庫容1124

6、104m3。是一宗以灌溉為主，結合發(fā)電、防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的中型水庫。水庫樞紐工程是由大壩、溢洪道、輸水隧洞和壩后電站組成。 大壩于1973年4月按漿砌石重力壩方案施工，于1976年改為土石混合壩，1979年2月大壩建成蓄水。壩高61.5m，壩頂高程361.5m，設計洪水位359.69m，校核洪水位360.42m，正常運用水位358.7m。壩頂寬10.2m，壩頂長155m，壩基為中下泥盤系石英砂巖，離壩軸線上游80m作了帷幕灌漿處理。壩體從高程290315m為漿砌石砌體。壩體迎水坡防滲體為微風化的礫質粉質壤土及礫質粘土，采用碾壓法施工，設計干密度為1.5g/cm3。背水坡堆石體按反濾要求從壩

7、基砌筑至壩頂，采用進占拋滾法施工 。 （2）險情回顧 水庫蓄水運用后，壩頂出現(xiàn)多條縱向及橫向裂縫，壩頂、迎水坡和背水坡沉陷嚴重，左、右壩頭填土與壩基接觸帶、右壩頭與溢洪道之間的小山包滲漏嚴重，溢洪道也有滲漏現(xiàn)象。 1）迎水坡粘土防滲體填土干密度未達設計標準，填土較疏松，出現(xiàn)裂縫、沉陷，防滲性能也較差； 2）左、右壩頭填土與岸坡接觸帶填土較疏松，運用初期出現(xiàn)裂縫、沉陷，防滲性能更差； 3）小山包及溢洪道底板的基巖受F6斷層的影響，節(jié)理裂隙發(fā)育，透水性強； 4）背水坡堆石體較松動，局部存在架空等現(xiàn)象； 5）溢洪道進口段右岸高邊坡存在較為嚴重的安全隱患，壩體左岸下游巖體有滑動的危險。（3）事故原因4補救措施 1）重新運土夯實壩體，使壩體干密度達到1.5g/cm3； 2）對左、右壩頭填土與接觸帶進行充填灌漿防滲處理； 3）對迎水坡進行土工膜、混凝土面板覆蓋防滲； 4）對右壩頭小山包及溢洪道底板基巖進行帷幕灌漿處理； 5）按反濾要求重新堆砌背水坡；應該吸取的經驗教訓 1在施工前要弄清當?shù)氐耐临|情況，不