工程邊坡穩(wěn)定講義講稿

邊坡穩(wěn)定分析土力學(xué)教學(xué)課件系列概述邊坡指具有傾斜坡面的巖土體（天然邊坡、人工邊坡）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）概述概述新灘滑坡發(fā)生地點(diǎn)：湖北，長(zhǎng)江方量：3000萬(wàn)方運(yùn)動(dòng)速度：10m/s運(yùn)動(dòng)距離：80m死亡人數(shù)：成功預(yù)報(bào)，無(wú)直接傷亡災(zāi)害影響：摧毀新灘古鎮(zhèn)，毀壞房屋569間，農(nóng)田780畝，涌浪高54米，浪沉機(jī)動(dòng)船13艘，木船64只時(shí)間：1985年6月12日概述鹽池河山崩發(fā)生地點(diǎn)：湖北，鄂西方量：100萬(wàn)方死亡人數(shù)：284人運(yùn)動(dòng)速度：34米/秒運(yùn)動(dòng)距離：40米時(shí)間：1980年6月3日概述吉家河滑坡概述概述概述概述概述概述概述引起滑坡坡的原因因根本原因因在于土土體內(nèi)部部某個(gè)面面上的剪剪應(yīng)力達(dá)達(dá)到了它它的抗剪剪強(qiáng)度，，穩(wěn)定平平衡遭到到破壞。。剪應(yīng)力力達(dá)到抗抗剪強(qiáng)度度的起因因有二（1）剪剪應(yīng)力增增加（2）土土體本身身抗剪強(qiáng)強(qiáng)度減小小引起滑坡坡的原因因引起滑坡坡的原因因引起滑坡坡的原因因無(wú)粘性土土坡穩(wěn)定定分析由于無(wú)粘粘性土土土粒之間間無(wú)粘聚聚力，因因此，只只要位于于坡面上上的土單單元能夠夠保持穩(wěn)穩(wěn)定，則則整個(gè)土土坡就是是穩(wěn)定的的。有滲流作作用時(shí)的的無(wú)粘性性土土坡坡粘性土坡坡整體圓圓弧滑動(dòng)動(dòng)粘性土由由于土粒粒間存在在粘聚力力，發(fā)生生滑坡時(shí)時(shí)是整塊塊土體向向下滑動(dòng)動(dòng)，坡面面上任一一單元體體的穩(wěn)定定條件不不能用來(lái)來(lái)代表整整個(gè)土坡坡的穩(wěn)定定條件。。按平面問(wèn)問(wèn)題考慮慮，將滑滑動(dòng)面以以上土體體看作剛剛體，并并以它為為脫離體體，分析析在極限限平衡條條件下其其上各種種作用力力，而以以整個(gè)滑滑動(dòng)面上上的平均均抗剪強(qiáng)強(qiáng)度與平平均剪應(yīng)應(yīng)力之比比來(lái)定義義土坡的的安全系系數(shù)。整體圓弧滑動(dòng)動(dòng)穩(wěn)定分析整體圓弧滑動(dòng)動(dòng)穩(wěn)定分析φu=0分析法一般情況下，，土的抗剪強(qiáng)強(qiáng)度是隨著滑滑動(dòng)面上的法法向力的改變變而變化的。。對(duì)于飽和粘土土，在不排水水剪條件下φφu=0，則有ττf=cu粘性土坡坡頂頂出現(xiàn)裂縫時(shí)時(shí)的計(jì)算條分法及其受受力分析條分法及其受受力分析假定滑坡體和和滑面以下土土體均為不變變形的剛體，，滑面為連續(xù)續(xù)面，滑面上上各點(diǎn)的法向向應(yīng)力采用條條分法獲得，，分析每一土土條受力，根根據(jù)滑塊剛體體極限平衡條條件，假定整整個(gè)滑面上各各點(diǎn)的安全系系數(shù)相等，確確定安全系數(shù)數(shù)。條分法及其受受力分析土條間法向作作用力土條間切向作作用力安全系數(shù)Fsn2n-2n-11條分法及其受受力分析將土坡作為平平面問(wèn)題，對(duì)對(duì)每個(gè)土條可可分別列兩個(gè)個(gè)正交方向的的靜力平衡方方程和一個(gè)力矩平衡方程程3n個(gè)方程常用條分法瑞典條分法簡(jiǎn)化的bishop條分分法楊布條分法不平衡推力法法瑞典條分法假設(shè)滑動(dòng)面為為圓弧，不考考慮條間力，，減少2n-2個(gè)未知量量瑞典條分法成層土和坡頂頂有超載時(shí)安安全系數(shù)的計(jì)計(jì)算成層土和坡頂頂有超載時(shí)安安全系數(shù)的計(jì)計(jì)算有地下水和穩(wěn)穩(wěn)定滲流時(shí)安安全系數(shù)的計(jì)計(jì)算考慮地震作用用時(shí)安全系數(shù)數(shù)計(jì)算在地震區(qū)，由由于地殼的振振動(dòng)而引起動(dòng)動(dòng)力作用，將將影響到邊坡坡的穩(wěn)定性，，在分析時(shí)必必須予以考慮慮。根據(jù)規(guī)范范推薦的方法法，采用擬靜靜力法。假定在地震時(shí)時(shí)每一土條重重心處作用著著一個(gè)水平向向的地震慣性性力，對(duì)于設(shè)設(shè)計(jì)烈度為8，9度的建建筑物，則同同時(shí)還要加上上一個(gè)豎向的的地震慣性力力。由于這兩兩個(gè)慣性力的的影響，邊坡坡的安全系數(shù)數(shù)將減小。Bishop條分法假定滑動(dòng)面為為圓弧面，考考慮了土條側(cè)側(cè)面的作用力力，假定各土土條底部滑動(dòng)動(dòng)面上的抗滑滑安全系數(shù)相相同，即等于于滑動(dòng)面的平平均安全系數(shù)數(shù)。Bishop采用了有效效應(yīng)力方法推推導(dǎo)公式，該該法也可用總總應(yīng)力分析Bishop－有效應(yīng)力力分析Bishop－有效應(yīng)力力分析Bishop－有效應(yīng)力力分析力矩平衡簡(jiǎn)化后得：Bishop－總應(yīng)力分分析非圓弧滑動(dòng)面面土坡穩(wěn)定分分析無(wú)粘性土坡滑滑面一般為平平面，均質(zhì)粘粘性土坡滑面面一般為圓弧弧面當(dāng)邊坡中存在在明顯的軟弱弱夾層時(shí)，或或在層面傾斜斜的巖面上填填筑土堤、挖挖方中遇到裂裂隙比較發(fā)育育的巖土體或或有老滑坡體體等滑坡將在在軟弱面上發(fā)發(fā)生，其破壞壞面將與圓柱柱面相差甚遠(yuǎn)遠(yuǎn)。圓弧滑動(dòng)動(dòng)分析的瑞典典條分法和Bishop法不再適用用Janbu和和不平衡推力力傳遞法楊布普遍條分分法－基本假假設(shè)和受力分分析假定土條間合合力作用點(diǎn)位位置為已知，，這樣減少了了n-1個(gè)未未知量。條間間作用點(diǎn)位置置對(duì)土坡穩(wěn)定定安全系數(shù)影影響不大，一一般假定其作作用于土條底底面以上1/3高度處，，這些作用點(diǎn)點(diǎn)連線稱為推推力線。楊布普遍條分分法－基本假假設(shè)和受力分分析楊布普遍條分分法－楊布法法計(jì)算公式力平衡力矩平衡楊布普遍條分分法－楊布法法計(jì)算公式邊界條件安全系數(shù)的定定義和莫爾－－庫(kù)侖準(zhǔn)則安全系數(shù)楊布普遍條分分法－楊布法法計(jì)算公式計(jì)算步驟（1）（2）（（3）（4））楊布條分法基基本可以滿足足所有的靜力力平衡條間，，所以是“嚴(yán)嚴(yán)格”方法之之一，但其推推力線的假定定必符合條間間力的合理性性要求（即土土條間不產(chǎn)生生拉力和剪切切破壞）。不平衡推力力傳遞法－－基本假設(shè)設(shè)和受力分分析山區(qū)土坡往往往覆蓋在在起伏變化化的基巖上上，土坡失失穩(wěn)多數(shù)沿沿這些界面面發(fā)生，形形成折線滑滑動(dòng)面，對(duì)對(duì)這類邊坡坡的穩(wěn)定分分析可采用用不平衡推推力傳遞法法假定條間力力的合力與與上一土條條底面平行行，這樣就就確定了條條間力的作作用方向，，減少了n-1個(gè)未未知量，然然后根據(jù)各各分條力的的平衡條件件，逐條向向下推求，，直至最后后一條土條條的作用力力為零不平衡推力力傳遞法－－計(jì)算公式式推導(dǎo)力平衡莫爾庫(kù)侖準(zhǔn)準(zhǔn)則不平衡推力力傳遞法－－計(jì)算步驟驟不平衡推力力傳遞法計(jì)計(jì)算時(shí)，先先假設(shè)安全全系數(shù)為1，然后從從坡頂?shù)囊灰粭l開(kāi)始逐逐條向下推推求Pi，，直至求出出最后一條條的推力Pn，Pn必須為零零，否則要要重新假定定安全系數(shù)數(shù)，重新計(jì)計(jì)算。使用不平衡衡推力法計(jì)計(jì)算時(shí)，抗抗剪強(qiáng)度指指標(biāo)可根