土力學第七章土坡穩(wěn)定性培訓

基礎(chǔ)物理性質(zhì)先導土中應力具體應用土壓力土坡穩(wěn)定地基承載力核心滲透特性變形特性強度特性復習總結(jié)第一節(jié)概述第二節(jié)無粘性土土坡的穩(wěn)定分析第三節(jié)粘性土土坡的穩(wěn)定分析第四節(jié)土坡穩(wěn)定分析的幾個問題第七章土坡穩(wěn)定性分析土坡——具有傾斜面的土體坡肩坡頂坡面坡角坡趾坡高第一節(jié)概述1、天然土坡

一、土坡的分類江、河、湖、海岸坡山、嶺、丘、崗、天然坡貴州洪家渡1、天然土坡

2．人工土坡¤挖方：溝、渠、坑、池露天礦2．人工土坡¤填方：堤、壩、路基、堆料小浪底土石壩二.滑坡什么是滑坡？

為什么會滑坡？一部分土體在外因作用下，相對于另一部分土體滑動二.滑坡1．滑坡的危害

滑坡是重大自然災害 我國是滑坡災害頻發(fā)的國家2.滑坡的形式二.滑坡3．造成滑坡的原因因降雨、蓄水、使巖巖土軟化，壩背水坡浸潤線存在滲透力1）振動：地震、爆爆破2）土中含水量和水水位變化3）水流沖刷：使坡坡腳變陡4）凍融：凍脹力及及融化含水量升高高5）人工開挖：基坑坑、船閘、壩肩、、隧洞出入口二.滑坡3．造成滑坡的原因因?qū)嵸|(zhì)：外界力的作用破壞壞了土體內(nèi)原始的的應力平衡狀態(tài)；土的抗剪強度由于于受到外界各種因因素的影響而減低，促使使土坡失穩(wěn)。云南徐村水電站溢溢洪道土坡滑坡江岸崩塌滑坡江西省江新洲洲頭頭北側(cè)蹋岸城市中的滑坡問題題（香港，重慶））填方挖方香港1900年建市，1977年成立土力工程署署港島1972PoShan滑坡(~20,000m3)(67死、20傷)PoShanRoadConduitRoadNotewellRoad如何分析、判斷？？無粘性土坡-簡單

粘性土坡-復雜評價方法：極限平衡理論（條條分法）步驟：先確定滑動面，再再計算滑坡的穩(wěn)定性系數(shù)，最后判斷滑動的的可能性。第二節(jié)無粘粘性土土坡的穩(wěn)定定分析定義：粗粒土所堆堆筑的土坡稱為無粘性土坡分如下兩種情況考考慮：一、均質(zhì)干坡二、有滲透水流的的均質(zhì)土坡一、均質(zhì)干坡當a=φ時，F(xiàn)s=1，土體處于極限平衡衡狀態(tài)，坡角a為自然休止角。結(jié)論：當a≤φ，土坡穩(wěn)定砂堆WTNR安全系數(shù)與坡高無無關(guān)安全系數(shù)與土容重重無關(guān)與所選的微單元大大小無關(guān)。即坡內(nèi)任一點或平平行于坡的任一滑滑裂面上安全系數(shù)Fs都相等思考題：在干坡及靜水下土坡中，如不變，F(xiàn)s有什么變化二、有滲透水流的的均質(zhì)土坡WJNT穩(wěn)定安全系數(shù)無粘性土土坡穩(wěn)定定安全系數(shù)均質(zhì)干坡順坡滲流時Fs降低一半第三節(jié)粘性性土土坡穩(wěn)定分析析強度參數(shù)：粘聚力C，內(nèi)摩擦角破壞形式：危險滑裂面位置置在土坡深處，對于均勻土坡，在在平面應變條件下，其滑動面可用用一圓弧（圓柱面面）近似。OR第三節(jié)粘性性土土坡穩(wěn)定分析析粘性土土坡的滑動動面——假定為圓弧面分析方法——圓弧滑動法（極限限平衡法）廣泛使用的圓弧滑滑動法最初是由瑞瑞典工程師提出的的。一、整體圓弧法（（瑞典圓弧法，1915）ORd一、整體圓弧法（（瑞典圓弧法）1．假設條件：均質(zhì)土二維圓弧滑動面滑動土體呈剛性轉(zhuǎn)動在滑動面上處于極限平衡狀態(tài)W一、整整體圓圓弧法法（瑞典圓圓弧法法）剛體2.平衡條條件（（各力力對O的力矩矩平衡衡）3.討論1.當0時，n是l(x,y)的函數(shù)數(shù)，無無法得得到Fs的理論論解.其中圓圓心O及半徑徑R是任意意假設設的，，還必必須計計算若若干組組（O,R）找到最最小安安全系系數(shù)。?！羁赡苣芑瑒觿用?.適用于于飽和和粘土土二、條條分法法的基基本概概念(0)1.原理：：將滑動動土體體豎直直分成成若干干土條條，把把土條條當成成剛體體，分分別求求作用用于各各土條條上的的力對對圓心的滑動力力矩和抗滑力力矩，然后后求土土坡的的穩(wěn)定定安全全系數(shù)數(shù)：2.受力分分析圖圖：WihiPihi+1Pi+1Hi+1NiTiHi1)重力Wｉ（大小小、方方向、、作用用點已已知））2)條塊側(cè)側(cè)面法法向力力Pi、Pi+1，其作用用點離離弧面面為hi、hi+13)條塊側(cè)側(cè)面切切向力力Hi、Hi+14)土條底底部的的法向向力Nｉ、切向向力Tｉ，條塊弧弧段長長為li3.土條i所受的的力包包括：：WihiPihi+1Pi+1Hi+1NiTiHin個土條條，n-1個分界面，，Pi、Hi、hi共3(n-1)個未知數(shù)；；Ni、Ti共n個獨立未知知數(shù)；Fs一個未知數(shù)數(shù)。4.土條i平衡方程：：若把滑動土土體分成n個土條，則共共有獨立未未知數(shù)4n-2個，可建方方程3n個，為超靜靜定問題。。必須通過過簡化假定定，減少未未知量或者者建立補充充方程才能能求解。WihiPihi+1Pi+1Hi+1NiTiHi5.求解方法：：（1）簡單條分法法（又稱瑞典典條分法，，費倫紐斯斯條分法、、）不考慮條間間力（2）畢肖普法考慮條塊側(cè)側(cè)面力（3）簡布普通條條分法假定條間力力的作用點點位置（即規(guī)定hi的大小）。。WihiPihi+1Pi+1Hi+1NiTiHi1.求解前提：：不考慮條塊塊間的作用用力；或假定條塊塊間的作用用力是作用用在一條直直線上的，，且大小相相等，方向向相反，即即作用力產(chǎn)產(chǎn)生的合力力、合力矩矩為零。2.求解方法：：三、簡單條條分法（Fellenius條分法，1927）3.分條寬度為減少工作作量，劃分分土條可按按下述方法法：取分條寬度度b=R/10；編號為0的土條中心線線與圓心的鉛垂垂線重合，然后后向上下對對稱編號，，即向下（（坡腳方向向）的土條條編號依次次為-1，-2，……，向上（坡坡頂方向））的土條編編號依次為為1，2，……，各土條sini為：分別等于0，0.1，0.2，…，可減少大大量三角函函數(shù)計算。。4.方法的特點點：(1)忽略條間力力的作用；；(2)滿足滑動土土體整體力力矩平衡條條件；(3)不滿足條塊塊的靜力平平衡條件；；(4)滿足極限限平衡條條件；(5)得到的安安全系數(shù)數(shù)偏低10%，誤差偏偏于安全全；因此，為為目前工工程上常常用的方方法。四、最危危險滑裂裂面的確確定方法法B1OARH21.均勻粘性性土坡=0時：C1BAHO1E12O2FS1FG4.5HDHMO3'O1'O4'O2'FS4O3C3O4C4C22.均勻粘性性土坡>0時：五、畢肖肖普法（Bishop法，1955）考慮條塊塊間側(cè)面面力1.求解方法法：豎向力平平衡Pi(Pi)不出現(xiàn)2、簡化畢畢肖普公公式注2：公式左左右都有有Fs，需采用用試算法法或迭代代法計算算。(1)假設條塊塊間作用用力只有有法向力力，沒有有切向力力；(2)滿足滑動動土體整整體力矩矩平衡條條件；滿足各條條塊力的的多邊形形閉合條條件，但但不滿足足條塊的力矩矩平衡條條件；(4)滿足極限限平衡條條件；得到的安安全系數(shù)數(shù)比瑞典典條分法法略高一一點。誤差在2%~7%3.簡化Bishop方法的特特點六、普遍遍條分法法（Janbu法，簡布布法，1954）適用于圓弧滑動動和非圓弧滑動分析析1.求解前提提：假定條塊塊間水平平作用力力的位置置。2.求解方法法：XihiHi+1Pi+1hi+1iHiPihiOiNiWiTiiHi=Hi+1-HiWiNiPi=Pi+1-PiTi=(cili+Nitgi)/FsiiXihiHi+1Pi+1hi+1iHiPihiOiNiWiTii令Hi=0代入求FS/求Pi求Pi，

Hi求Hi求FsFS/=FSFS—FS/<ΔENDYN簡布法計計算流程程圖3.特點(1)不一定都都是圓弧弧面，也也可以是是折線滑滑動面；；(2)基本可以以滿足所所有靜力力平衡條條件(3)是“嚴格格”的方方法之一一幾種分析析計算方方法的總總結(jié)七、不平平衡推力力傳遞法法——規(guī)范方法法（一）基基本假定定1.折線滑動動面；2.假定條間間力的合合力與土條底面面平行，，減少n-1個未知量量。（二）求求解方法法根據(jù)各分分條力的的平衡條條件，逐逐條向下下推求，，直至最最后一個個土條的的推力為為零。（三）計計算公式式—《公路路基基設計規(guī)規(guī)范》JTGD30-2004第3.6.7條對任一土土條i，取垂直底面面方向與平行底面面方向力的的平衡，，有：同樣根據(jù)據(jù)穩(wěn)定安安全系數(shù)數(shù)的定義義和摩爾爾-庫侖準則則：聯(lián)合求解解上述兩兩式，得得如下計計算公式式：式中傳遞遞系數(shù)：：計算方法法：1.假設Fs=1，然后從從坡頂?shù)诘?條開始逐逐條向下下推求Pi，直至求求出最后后一條的的推力Pn=0。否則要要重新假假定Fs，再進行行試算。。2.按照假定定的安全全系數(shù)，，反推各各土條和和最后一一條土條條承受的的推力大大小，以以便確定定是否需需要或設設計擋土土結(jié)構(gòu)物物。注：因為分條條之間不不能承受受拉應力力，所以以任何土土條的推推力Pi如果出現(xiàn)現(xiàn)負值，，此Pi不再向下下傳遞，，而對下下一土條條取Pi-1為零。第四節(jié)土土坡穩(wěn)定定分析的的幾個問問題討論論一、土的的抗剪強強度指標標選用選用原則則：結(jié)合土坡坡的實際際情況，，使試驗驗的模擬擬條件盡盡量符合合土在現(xiàn)現(xiàn)場的實實際受力力和排水水條件，，使試驗驗的指標標具有較較好的代代表性。。1.驗算邊坡坡施工結(jié)結(jié)束時的的情況，，若土坡坡施工速速度較快快，填土土的滲透透性較差差，則土土中的孔孔隙水壓壓力不易易消散，，這時宜宜采用三三軸UU試驗指標，用用總應力法分分析。2.驗算土坡長期期穩(wěn)定性時，，應采用三軸軸CU試驗指標，采采用有效應力力分析。3.對穩(wěn)定滲流期不不管采用何種種分析方法，，實質(zhì)上均屬屬于有效應力力分析的范疇疇，應采用有有效應力強度度指標或三軸軸固結(jié)排水剪剪切試驗強度度指標。二、穩(wěn)定安全全系數(shù)的確定定目前對于土坡坡穩(wěn)定安全系系數(shù)的數(shù)值，，各部門尚無無統(tǒng)一標準，，考慮的角度度也不一樣，，在選用時要要注意計算方方法、強度指指標、工程重重要性和安全全系數(shù)必須相相互配套，并并根據(jù)工程不不同情況，結(jié)結(jié)合當?shù)匾延杏械慕?jīng)驗加以以確定。摘自《公路路基設計計規(guī)范》三、坡頂開裂裂時的穩(wěn)定計計算1、產(chǎn)生原因：由于土的收收縮及張拉應應力作用，粘粘性