第七章 邊坡穩(wěn)定分析

第七章邊坡穩(wěn)定分析概述邊坡指具有傾斜坡面的巖土體（天然邊坡、人工邊坡）坡肩坡頂坡面坡角坡趾坡高坡底坡度：1:m由于邊坡表面傾斜，在巖土體自重及其它外力作用下，整個(gè)巖土體都有從高處向低處滑動(dòng)的趨勢(shì)。邊坡喪失其原有穩(wěn)定性，一部分巖土體相對(duì)另一部分巖土體發(fā)生滑動(dòng)的現(xiàn)象稱為滑坡（土坡、巖坡）滑坡形式平移崩塌轉(zhuǎn)動(dòng)流滑引起滑坡的原因根本原因在于土體內(nèi)部某個(gè)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。剪應(yīng)力達(dá)到抗剪強(qiáng)度的起因有二（1）剪應(yīng)力增加（2）土體本身抗剪強(qiáng)度減小無(wú)粘性土坡穩(wěn)定分析由于無(wú)粘性土土粒之間無(wú)粘聚力，因此，只要位于坡面上的土單元能夠保持穩(wěn)定，則整個(gè)土坡就是穩(wěn)定的。有滲流作用時(shí)的無(wú)粘性土土坡粘性土坡整體圓弧滑動(dòng)粘性土由于土粒間存在粘聚力，發(fā)生滑坡時(shí)是整塊土體向下滑動(dòng)，坡面上任一單元體的穩(wěn)定條件不能用來(lái)代表整個(gè)土坡的穩(wěn)定條件。按平面問(wèn)題考慮，將滑動(dòng)面以上土體看作剛體，并以它為脫離體，分析在極限平衡條件下各種作用力，而以整個(gè)滑動(dòng)面上的平均抗剪強(qiáng)度與平均剪應(yīng)力之比來(lái)定義土坡的安全系數(shù)。整體圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定分析φu=0分析法一般情況下，土的抗剪強(qiáng)度是隨著滑動(dòng)面上的法向力的改變而變化的。對(duì)于飽和粘土，在不排水剪條件下φu=0，則有粘性土坡坡頂出現(xiàn)裂縫時(shí)的計(jì)算若有積水，還要考慮靜水壓力的不利影響試算法確定最危險(xiǎn)滑動(dòng)面對(duì)應(yīng)的最小安全系數(shù)，作為邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)在φ≠0的情況下，公式中的抗剪強(qiáng)度沿著滑面是變化的，需要計(jì)算滑面上各點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度，因此不能直接用公式計(jì)算。計(jì)算滑面上各點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度有兩種方法，有限單元法和極限平衡法。條分法為極限平衡法。條分法及其受力分析假定滑坡體和滑面以下土體均為不變形的剛體，滑面為連續(xù)面，滑面上各點(diǎn)的法向應(yīng)力采用條分法獲得，分析每一土條受力，根據(jù)滑塊剛體極限平衡條件，假定整個(gè)滑面上各點(diǎn)的安全系數(shù)相等，確定安全系數(shù)。條分法及其受力分析土條間法向作用力大小及作用點(diǎn)未知土條間切向作用力大小未知安全系數(shù)Fsn2n-2n-11條分法及其受力分析

將土坡作為平面問(wèn)題，對(duì)每個(gè)土條可分別列兩個(gè)正交方向的靜力平衡方程和一個(gè)力矩平衡方程3n個(gè)方程常用條分法瑞典條分法簡(jiǎn)化的畢肖普條分法楊布條分法不平衡推力法瑞典條分法假設(shè)滑動(dòng)面為圓弧，不考慮條間力，減少3n-3個(gè)未知量瑞典條分法有效應(yīng)力分析法：圓心O，半徑R（如圖）分條：b=R/10編號(hào)：過(guò)圓心垂線為0#條中線列表計(jì)算li

Wi

αi變化圓心O和半徑RFs最小ENDTiNiαiWi計(jì)算步驟AORC

αibB-2-101234567成層土和坡頂有超載時(shí)安全系數(shù)的計(jì)算成層土和坡頂有超載時(shí)安全系數(shù)的計(jì)算有地下水和穩(wěn)定滲流時(shí)安全系數(shù)的計(jì)算在穩(wěn)定滲流作用下土坡安全系數(shù)：考慮地震作用時(shí)安全系數(shù)計(jì)算在地震區(qū)，由于地殼的振動(dòng)而引起動(dòng)力作用，將影響到邊坡的穩(wěn)定性，在分析時(shí)必須予以考慮。根據(jù)規(guī)范推薦的方法，采用擬靜力法。假定在地震時(shí)每一土條重心處作用著一個(gè)水平向的地震慣性力，對(duì)于設(shè)計(jì)烈度為8，9度的建筑物，則同時(shí)還要加上一個(gè)豎向的地震慣性力。由于這兩個(gè)慣性力的影響，邊坡的安全系數(shù)將減小。忽略條間切向力：n-12n-1假定滑動(dòng)面上作用點(diǎn)位置：n

未知數(shù):4n-1方程數(shù):4n假定：圓弧滑裂面；條間力切向力=0Eihi+1TiNiiWiEi+1hi畢肖甫（Bishop）法Bishop－有效應(yīng)力分析Bishop－有效應(yīng)力分析Bishop－有效應(yīng)力分析力矩平衡簡(jiǎn)化后得：Bishop－總應(yīng)力分析AORC

αibB-2-101234567圓心O，半徑R設(shè)Fs=1.0計(jì)算mqi變化圓心O和半徑R

Fs

最小END

計(jì)算No計(jì)算步驟非圓弧滑動(dòng)面土坡穩(wěn)定分析無(wú)粘性土坡滑面一般為平面，均質(zhì)粘性土坡滑面一般為圓弧面當(dāng)邊坡中存在明顯的軟弱夾層時(shí)，或在層面傾斜的巖面上填筑土堤、挖方中遇到裂隙比較發(fā)育的巖土體或有老滑坡體等滑坡將在軟弱面上發(fā)生，其破壞面將與圓柱面相差甚遠(yuǎn)。圓弧滑動(dòng)分析的瑞典條分法和Bishop法不再適用Janbu和不平衡推力傳遞法楊布普遍條分法－基本假設(shè)和受力分析假定土條間合力作用點(diǎn)位置為已知，這樣減少了n-1個(gè)未知量。條間作用點(diǎn)位置對(duì)土坡穩(wěn)定安全系數(shù)影響不大，一般假定其作用于土條底面以上1/3高度處，這些作用點(diǎn)連線稱為推力線。楊布普遍條分法－基本假設(shè)和受力分析楊布普遍條分法－楊布法計(jì)算公式力平衡力矩平衡楊布普遍條分法－楊布法計(jì)算公式邊界條件安全系數(shù)的定義和莫爾－庫(kù)侖準(zhǔn)則安全系數(shù)楊布普遍條分法－楊布法計(jì)算公式計(jì)算步驟（1）（2）（3）（4）楊布條分法基本可以滿足所有的靜力平衡條間，所以是“嚴(yán)格”方法之一，但其推力線的假定必符合條間力的合理性要求（即土條間不產(chǎn)生拉力和剪切破壞）。幾種方法總結(jié)方法整體圓弧法瑞典條分法畢肖普法揚(yáng)布法滑裂面形狀圓弧圓弧圓弧任意假設(shè)剛性滑動(dòng)體滑動(dòng)面上極限平衡忽略全部條簡(jiǎn)力忽略條間切向力條間力作