土力學(xué) 邊坡穩(wěn)定分析ppt課件

1、7 71 1 概述概述土坡：具有傾斜坡面的土體。土坡：具有傾斜坡面的土體。邊坡：具有傾斜坡面的巖土體。邊坡：具有傾斜坡面的巖土體。土坡種類：天然土坡、人工土坡。土坡種類：天然土坡、人工土坡?；禄?土坡喪失其原有穩(wěn)定性，一部分土體相對與另一部分土坡喪失其原有穩(wěn)定性，一部分土體相對與另一部分土體滑動的景象稱滑坡土體滑動的景象稱滑坡7 71 1 概述概述7 71 1 概述概述滑坡緣由滑坡緣由?滑坡的根本緣由滑坡的根本緣由: 邊坡中土體內(nèi)部某個面上的剪應(yīng)力到達(dá)邊坡中土體內(nèi)部某個面上的剪應(yīng)力到達(dá)了它的抗剪強度。了它的抗剪強度?；碌脑敿?xì)緣由：滑坡的詳細(xì)緣由： 1滑面上的剪應(yīng)力添加：如填土作用使邊坡的

2、坡高添滑面上的剪應(yīng)力添加：如填土作用使邊坡的坡高添加、滲流作用使下滑力產(chǎn)生浸透力、降雨使土體飽和，容重加、滲流作用使下滑力產(chǎn)生浸透力、降雨使土體飽和，容重添加、地震作用等；添加、地震作用等； 2滑面上的抗剪強度減?。喝缃饔檬雇馏w軟化、滑面上的抗剪強度減?。喝缃饔檬雇馏w軟化、含水量減小使土體干裂，抗滑面面積減小、地下水位上升使含水量減小使土體干裂，抗滑面面積減小、地下水位上升使有效應(yīng)力減小等。有效應(yīng)力減小等。7 71 1 概述概述假定：平面應(yīng)變問題假定：平面應(yīng)變問題無粘性土無粘性土: 平面平面均質(zhì)粘性土均質(zhì)粘性土: 光滑曲面，圓弧光滑曲面，圓弧非均質(zhì)粘性土非均質(zhì)粘性土: 復(fù)合滑動面復(fù)合滑

3、動面.滑動面外形：滑動面外形：7 71 1 概述概述 Rupture plane Slope in cohesionless soil 7 72 2 無粘性土的土坡穩(wěn)定無粘性土的土坡穩(wěn)定一一.普通情況下的無粘性土土坡穩(wěn)定普通情況下的無粘性土土坡穩(wěn)定sinWT tgWNtgTfcostgtgWtgWTTFfssincos1:1:ssFF7 72 2 無粘性土的土坡穩(wěn)定無粘性土的土坡穩(wěn)定一一. .普通情況下的無粘性土土坡穩(wěn)普通情況下的無粘性土土坡穩(wěn)定定下滑力下滑力二二.有滲流情況下的無粘性土土坡穩(wěn)定有滲流情況下的無粘性土土坡穩(wěn)定JWJTsin抗滑力抗滑力tgWNtgTfcostgtgtgJWtgW

4、JTTFsatwfssinsincossincossini順坡出流順坡出流sinwwij7 72 2 無粘性土的土坡穩(wěn)定無粘性土的土坡穩(wěn)定粘性土顆粒之間存在粘結(jié)力，導(dǎo)致土坡整塊下滑趨勢粘性土顆粒之間存在粘結(jié)力，導(dǎo)致土坡整塊下滑趨勢7 73 3 粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法一一.整體圓弧滑動穩(wěn)定分析整體圓弧滑動穩(wěn)定分析穩(wěn)定平安系數(shù)定義為：滑動面上平均抗剪強度與平均剪穩(wěn)定平安系數(shù)定義為：滑動面上平均抗剪強度與平均剪應(yīng)力之比應(yīng)力之比fsF 對均質(zhì)土坡、圓弧滑動面：對均質(zhì)土坡、圓弧滑動面：穩(wěn)定平安系數(shù)也可定義為：滑穩(wěn)定平安系數(shù)也可定義為：滑動面上最大抗滑力矩與滑動力動面

5、上最大抗滑力矩與滑動力矩之比；矩之比；WdRFLsf對對O點力矩平衡：點力矩平衡：平安系數(shù)：平安系數(shù)：WdRLFfs7 73 3 粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法一一. .整體圓弧滑動穩(wěn)定分析整體圓弧滑動穩(wěn)定分析7 73 3 粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法一一.整體圓弧滑動穩(wěn)定分析整體圓弧滑動穩(wěn)定分析tgcf根據(jù)莫爾庫倫破壞準(zhǔn)那么根據(jù)莫爾庫倫破壞準(zhǔn)那么：平安系數(shù)：平安系數(shù)：WdRLcFus對飽和粘土，在不排水條件下：對飽和粘土，在不排水條件下：u0ufcu0分析法分析法7 73 3 粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法粘性土土坡整體圓弧滑動及

6、條分法一一.整體圓弧滑動穩(wěn)定分析整體圓弧滑動穩(wěn)定分析粘性土坡，豎向裂痕：粘性土坡，豎向裂痕：平安系數(shù)：平安系數(shù)：WdRCAFfsuacKcz220由于由于u= 0 ，Ka=1滑弧變短滑弧變短7 73 3 粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法二二.最危險滑弧的尋覓最危險滑弧的尋覓手工計算，任務(wù)量大；手工計算，任務(wù)量大；計算機計算，程序容易實現(xiàn)計算機計算，程序容易實現(xiàn)1、確定能夠的圓心范圍：、確定能夠的圓心范圍：2、對每個圓心，選擇不同滑弧半徑，計算各滑弧平、對每個圓心，選擇不同滑弧半徑，計算各滑弧平安系數(shù)；安系數(shù)；3、比較一切平安系數(shù)，選最小值；、比較一切平安系數(shù)，選最小

7、值；對對0 滑面上各點的強度不同；滑面上各點的強度不同；前面的公式就不能進展計算：條分法。前面的公式就不能進展計算：條分法。7 73 3 粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法二二. .最危險滑弧的尋覓最危險滑弧的尋覓7 73 3 粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法粘性土土坡整體圓弧滑動及條分法三三.條分法及其受力分析條分法及其受力分析極限平衡分析的條分法：土體為不變形剛體極限平衡分析的條分法：土體為不變形剛體滑動體內(nèi)土條滑動體內(nèi)土條n，第，第i土條上的力和未知數(shù)：土條上的力和未知數(shù)：1、重力：、重力：Wi=ribihi；都為量；都為量；2、底面反力：、底面反力：Ni和和Ti

8、;3、比較一切平安系數(shù)，選最小值；、比較一切平安系數(shù)，選最小值；7 74 4 瑞典條分法瑞典條分法一、根本假定和根本公式一、根本假定和根本公式不思索條間力：不思索條間力：滑動體內(nèi)土條滑動體內(nèi)土條n，第，第i土條上的力和未知數(shù)：土條上的力和未知數(shù)：1、重力：、重力：Wi=ribihi；都為量；都為量；2、底面反力：、底面反力：Ni和和Ti：siiiiisfiiFtgNl clFTRlFRWisfiiisinRTRWiiisiniiiiiiisWWlcFsin)tancos(底面法向靜力平衡底面法向靜力平衡:iiiWNcos7 74 4 瑞典條分法瑞典條分法一、根本假定和根本公式一、根本假定和根本

9、公式iiiiiiisWWlcFsin)tancos(iiiiiiiiisWbuWlcFsintancos)(土條底面孔隙水應(yīng)力時，可用有效土條底面孔隙水應(yīng)力時，可用有效應(yīng)力法進展計算：應(yīng)力法進展計算：7 74 4 瑞典條分法瑞典條分法土坡坡度土坡坡度坡角坡角i角角a角角b1:1.04528371:1.5334126351:2.0263425351:3.0182625351:4.0140325367 74 4 瑞典條分法瑞典條分法二、成層土和坡頂有超載時二、成層土和坡頂有超載時)(2211mimiiiiiiihhhbW imimiiiiiimimiiiiiiiishhhbtghhhblcFsin

10、cos)(221122117 74 4 瑞典條分法瑞典條分法1. 成層土成層土2.坡頂有超載時坡頂有超載時iiiiiiiiisqbWtgqbWlcFsin)(cos)(7 74 4 瑞典條分法瑞典條分法7 74 4 瑞典條分法瑞典條分法7 74 4 瑞典條分法瑞典條分法三、有地下水和穩(wěn)定滲流時三、有地下水和穩(wěn)定滲流時iiiiiiiiiiiiiiishhbhhblcFsin)(tancos)(21212.土坡部分浸水：土坡部分浸水：土條底面孔隙水應(yīng)力時，可用有效土條底面孔隙水應(yīng)力時，可用有效應(yīng)力法進展計算：應(yīng)力法進展計算：iiiiiiiiisWbuWlcFsintancos)(1.根本公式：根本

11、公式：7 75 5 畢肖普法畢肖普法一一.有效應(yīng)力分析有效應(yīng)力分析作用力有：土條自重；作用于土條底面的切向抗剪力、有效法向作用力有：土條自重；作用于土條底面的切向抗剪力、有效法向反力、孔隙水壓力；在土條兩側(cè)分別作用有法向力和及切向力和反力、孔隙水壓力；在土條兩側(cè)分別作用有法向力和及切向力和切向抗剪力切向抗剪力)(1iiiisitgNlcFT取土條豎直方向力的平衡取土條豎直方向力的平衡0cossiniiiiiiiiluNTXW整個滑動土體對圓心求力矩平衡：此時相鄰?fù)翖l之間側(cè)壁作用力的力矩將相整個滑動土體對圓心求力矩平衡：此時相鄰?fù)翖l之間側(cè)壁作用力的力矩將相互低消，而各土條滑面上的法向力的作用線經(jīng)

12、過圓心互低消，而各土條滑面上的法向力的作用線經(jīng)過圓心7 75 5 畢肖普法畢肖普法)sin1(1iiisiiiiiilcFbuXWmNisiiiFtgmsincos0sinRTRWRTxWiiiiiiiiiiiiiiiisWtgXbuWbcmFsin10iX假定：計算時計算時1假定等于假定等于Fs=1, 計算計算moi; 2 計算計算Fs；3據(jù)計算得的據(jù)計算得的Fs計算計算moi; 4反復(fù)反復(fù)2-3iiiiiiiiisWtgbuWbcmFsin1本卷須知: 7 75 5 畢肖普法畢肖普法1 對于為對于為i負(fù)值的那些土條，要留意會不會負(fù)值的那些土條，要留意會不會使使mi趨近于零。假設(shè)是這樣，簡化

13、畢肖普條分法趨近于零。假設(shè)是這樣，簡化畢肖普條分法就不能運用，由于此時，會趨于無限大，這顯然是就不能運用，由于此時，會趨于無限大，這顯然是不合理的。當(dāng)任一土條的不合理的。當(dāng)任一土條的mi小于或等于小于或等于0.2時，計時，計算就會產(chǎn)生較大的誤差，此時最好采用別的方法。算就會產(chǎn)生較大的誤差，此時最好采用別的方法。2當(dāng)坡頂土條的很大當(dāng)坡頂土條的很大 i時，會使該土條呈現(xiàn)時，會使該土條呈現(xiàn)Ni0，此時可取它的，此時可取它的Ni=0計算計算.二二.總應(yīng)力分析總應(yīng)力分析 7 75 5 畢肖普法畢肖普法iiiiiiisWtgWbcmFsin)(17 76 6 工程中的土坡穩(wěn)定計算工程中的土坡穩(wěn)定計算一一.滲流對土坡穩(wěn)定的影響滲流對土坡穩(wěn)定的影響iiiiiiiiiiiiiiishhbtghhblcFsin)(cos)(21217 76 6 工程中的土坡穩(wěn)定計算工程中的土坡穩(wěn)定計算一一.滲流對土坡穩(wěn)定的影響滲流對土坡穩(wěn)定的影響iiwiaiJiiiwiidaidJ7 76 6 工程中的土坡穩(wěn)定計算工程中的土坡穩(wěn)定計算一一.滲流對土坡穩(wěn)定的影響滲流對土坡穩(wěn)定的影響iiiwiiiiiiiiiiiiiiiiiiisbhbhhhtghhhblcFsinsincos)(2321321iiiiisatiiiiiiiiiiiiisbhhhtgbhhhlcFsincos321321