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，整個巖土體都有從高處向低處滑動的趨勢。邊坡喪失其原有穩(wěn)定性，一部分巖土體相對另一部分巖土體發(fā)生滑動的現(xiàn)象稱為滑坡（土坡、巖坡）滑坡形式平移崩塌轉(zhuǎn)動流滑引起滑坡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)度減小無粘性土坡穩(wěn)定分析由于無粘性土土粒之間無粘聚力，因此，只要位于坡面上的土單元能夠保持穩(wěn)定，則整個土坡就是穩(wěn)定的。有滲流作用時的無粘性土土坡粘性土坡整體圓弧滑動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，坡面上任一單元體的穩(wěn)定條件不能用來代表整個土坡的穩(wěn)定條件。按平面問題考慮，將滑動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，而以整個滑動面上的平均抗剪強(qiáng)度與平均剪應(yīng)力之比來定義土坡的安全系數(shù)。整體圓弧滑動穩(wěn)定分析φu=0分析法一般情況下，土的抗剪強(qiáng)度是隨著滑動面上的法向力的改變而變化的。對于飽和粘土，在不排水剪條件下φu=0，則有粘性土坡坡頂出現(xiàn)裂縫時的計算若有積水，還要考慮靜水壓力的不利影響試算法確定最危險滑動面對應(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，需要計算滑面上各點的抗剪強(qiáng)度，因此不能直接用公式計算。計算滑面上各點的抗剪強(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，假定整個滑面上各點的安全系數(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

將土坡作為平面問題，對每個土條可分別列兩個正交方向的靜力平衡方程和一個力矩平衡方程3n個方程常用條分法瑞典條分法簡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)滑動面為圓弧，不考慮條間力，減少3n-3個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：過圓心垂線為0#條中線列表計算li

Wi

αi變化圓心O和半徑RFs最小ENDTiNiαiWi計算步驟AORC

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

Fs

最小END

計算No計算步驟非圓弧滑動面土坡穩(wěn)定分析無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，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位置為已知，這樣減少了n-1個未知量。條間作用點位置對土坡穩(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－楊布法計算公式力平衡力矩平衡楊布普遍條分法－楊布法計算公式邊界條件安全系數(shù)的定義和莫爾－庫侖準(zhǔn)則安全系數(shù)楊布普遍條分法－楊布法計算公式計算步驟（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布法滑裂面形狀圓弧圓弧圓弧任意假設(shè)剛性滑動體滑動面上極限平衡忽略全部條簡力忽略條間切向力條間力作