土力學電子教案之土坡穩(wěn)定

教案表頭：衫第八莫章缺點土坡穩(wěn)定分析勞課堂教學得實踐教學悼課時延3島內容提要沒1悅．無粘性土土掀坡的穩(wěn)定分析抓；杏2版．粘性土土坡無的穩(wěn)定分析（晨瑞典圓弧法，優(yōu)條分法，泰勒惰圖表法）；顯3勢．土坡穩(wěn)定性括分析的中的一哀些問題。餡能力培養(yǎng)要求篇1蜂．初步掌握介無粘性坐土坡穩(wěn)定的分忘析方法丙；柴2接．熟悉民瑞典圓弧法、左泰勒圖表法分隸析粘性土土坡詠穩(wěn)定桐；戲3辮．了解魂條分法在粘性河土土坡穩(wěn)定分畏析中的應用問；抓4朵．了解侵土坡穩(wěn)定性分鐮析的中的一些正問題。磁教學形式惜教師主講、課災堂討論、學生運講評、提問答太疑、工程案例盒分析等淡日期吐班級夸課室編時間妻90min撤復習舊課胡反饋信息瞇時間冶min紐新課題目脖第一貢節(jié)醫(yī)抵粘性土土坡的衰穩(wěn)定分析；就第二煌節(jié)窗讓粘性土土坡的啞穩(wěn)定分析；起第三著節(jié)淚老土坡穩(wěn)定性分枯析的中的一些袖問題。尼教學目標舌了解多種分析共邊坡穩(wěn)定的方風法端教學輔助資料偵多媒體課件等教學內容設計及安排第八章土坡穩(wěn)定分析第一節(jié)無粘性土坡的穩(wěn)定分析【基本內容】天然土坡：由于地質作用而自然形成的土坡。人工土坡：人們在修建各種工程時，在天然土體中開挖或填筑而成的土坡?；拢和疗聠适湓蟹€(wěn)定性，一部分土體相對另一部分土體滑動的現(xiàn)象。分析土坡穩(wěn)定性的目的：驗算土坡的斷面是否穩(wěn)定合理，或根據(jù)土坡預定高度、土的性質等已知條件，設計出合理的土坡斷面。簡單土坡：土坡的坡頂和底面都是水平面，并伸至無窮遠，土坡由均質土組成。一、一般情況下的無粘性土土坡條件：均質的無粘性土土坡，干燥或完全浸水，土粒間無粘結力分析方法：只要位于坡面上的土單元體能夠保持穩(wěn)定，則整個坡面就是穩(wěn)定的滑動力：T=Wsinβ垂直于坡面上的分力：N=Wcosβ糾最大靜摩擦力掉：葵紡怨恒T深蘋=行N胳夫tan杰亞=攪W飾cos拍β乒tan教喪固抗滑力與滑動懂力的比值稱為晌穩(wěn)定安全系數(shù)參K赤，PAGE2K=級拿松當趴β孩=瘦總時，秒K量=適1怨，土坡處于極謝限平衡狀態(tài)。向砂土的內摩擦強角也稱為聞自然休止角姻。著當筆β崗＜莖φ己，即牧K榜＞悟1仆，土坡就是穩(wěn)鍬定的?？扇〉頚雞患=購1.1~1.懲5貫。秋【討論】圓無粘性土土坡孝的穩(wěn)定性與坡忙高無關，僅取梅決于坡角跑β符。浮二、有滲流作廈用時的無粘性鵲土土坡分析方法：嚴若滲流為順坡爬出流，則滲流藏方向與坡面平父行，此時使土醉體下滑的剪切富力為葵穩(wěn)定安全系數(shù)壽為連對單位土體，齊土體自重痛W踐=膀感，滲透力急J序=得w勻i但，水力坡降束i造=sin椅，于是筑謊衣蠅【討論】勝當坡面有順坡拌滲流作用時，糞無粘性土土坡絲的穩(wěn)定安全系沒數(shù)將近乎降低勤一半頁。打【例題先自習浴后講解】宰【例磁8-1供】有一均質無園粘性土土坡，危其飽和重度牢擱sat鴨=20.0k畏N/m黎3辦,珠斷內摩擦角啦疊=30°,嘴滲若要求該土坡相的穩(wěn)定安全系盾數(shù)丈為省1.2姥0鵝，試問在干坡邪或完全浸水情津況下以及坡面陷有順坡滲流時耀其坡角應為多融少度？納漲【討論】廢有滲流作用的松土坡穩(wěn)定比無夠滲流作用的土灶坡穩(wěn)定，坡角霉要小得多。飛第二悅節(jié)備論粘性土土坡的亮穩(wěn)定分析【基本內容】插一、瑞典圓弧航法PAGE3怖條件與假定：金均質粘性土土愁坡，假定滑動股面為圓柱面，昆截面為圓弧，嗚將滑動面以上爭土體殘看作剛體，并劉以它為脫離體僻，分析在極限挪平衡條件下其騎上各種作用力付。觸安全系數(shù)騰F超s窮定義為滑動面泉上的最大抗滑眼力矩與滑動力婦矩之比，則勤式中：集M仆f慮―道―瑞滑動面上的最翠大抗滑力矩；券M旨―退―宇滑動力矩；黨―攏―非滑狐長度；寺d聯(lián)―停―度土體重恒心離滑狐圓心鉤的水平距離。鳥對于飽和粘土菌來說，在不排策水剪條件下，記u安等于零，拋τ偵f這就等于養(yǎng)c賴u聽。上式可寫成準擇王這時，滑動面兇上的抗剪強度逗為常數(shù)，利用宣式塊（棵8-頑3牛）可直接進行更安全系數(shù)計算昨。這種穩(wěn)定分標析方法通常稱帳為康u亞等于零分析法觸。再上述方法首先婆由瑞典彼得森段（孫Petter涂so競n賢）應1915幫年首先提出，教故稱朗瑞典圓弧法啊。依最危險滑動面卸圓心的經(jīng)驗計亞算方法：箏對于均質粘性獅土土坡，其最龍危險滑動面通墓過坡腳；食當姻腿等于零時，其賢圓心位置可由楊圖中熔AO勢與五BO謎兩線的交點確蜻定，圖中懲1框及頑2貞的值可根據(jù)坡挨腳對由表查出；花當避損大于零時，其來圓心位置可能京在圖中低EO伯的延長線上，苦自債O曬點向外取圓心昂O借1閃、冊O研2丑…拒…壽，分別作滑狐渾，并求出相應餃的抗滑安全系堆數(shù)登F評s項1縫、卸F糖s何2曉…他…斯，然后找出最積小值諸F口smin嶼。居(剖a劉)咸哈=0境乎索矮凝專(什b滿)沸攝>0碎對于非均質土冤坡，或坡面形令狀及荷載情況償都比較復雜，魔尚需自肝O胃m壯作告OE乏線的垂直線，群在其上再取若勾干點作為圓心反進行計算比較便，找出最危險理滑動面圓心和團土坡穩(wěn)定安全票系數(shù)。PAGE4二、條分法守適用范圍：外后形比較復雜，疲汁>0焰的粘性土土坡倦，特別是土由紡多層土組成。成條分法跳：將滑動土體眼分為若干垂直川土條，求各土獨條對滑弧圓心蓮的抗滑力矩和葉滑動力矩，慨然后求該土坡著的穩(wěn)定安全系掛數(shù)。男具體計算步驟艷如下：籌1累．按比例繪出說土坡剖感面旅[幟圖撞(名a滴)舊]給；彼(礦a塑)憲殘土坡剖面宗看燃巴坦程柔(吸b值)里作用在霸i霧土條上的力競2改．爆任選一圓心斷O籌，以拼為半徑作圓弧憑，雁AC禮為滑動面，將絮滑動面以上土丟體分成幾個等件寬（不等寬亦真可）土條氣；手嗓3鑼．臂計算每個土條體的力（以第威i億土條為例進行部分析）梅；使豐勻餓第眨i案條上作用力有術（縱向取坐1m劍）疤:笨悉亞自重脈W就i皂；僅緞捧法向反力玉N耽i管和剪切力民T斯普I灰網(wǎng)；虛土條側面倡ac志和逗bd擋上的法向力嫩P震i喜、壩P艱i垃+1勤和剪力膜X薯i曠、有X昨i減+1售。為簡化計算渴，設筒P灘i場、水X荷i燭的合力與資P晨i伍+1月、吉X鍵i催+1滔的合力相平衡煮。自根據(jù)土條靜力痕平衡條件列出劣軌央弦肯滑動面敬上應力分別為捐打英墓4他．滑動面詞AB愚上的總滑動力晨矩（對滑動圓包心）為柔匹融喂遺籠級蹦壽5聾．滑動面慣AB周上的總抗滑力渴矩（對滑動圓萄心）為：椒副栗真誼甲她盆筒蒙6盼．確定安全系碼數(shù)脖K把?？偪够卦钆c總滑動力矩槐的比值稱為鼠穩(wěn)定安全系數(shù)舒K撒注意荒：真地下水位以下而用有效重度繩；滾土的粘聚力艇c胞和內摩擦角貪尼應按滑弧所通由過的土層采PAGE5陶取不同的指標箭。蓄【例題先自習肺后講解】吸【例番8-2宿】某土坡如圖達8-三8洋所示。已知土押坡高度尾H探=妖6m鈴，坡角樂=55債°觸，土的重度遭矩=18.6k熟N/m直3淡，內摩擦角永暮=12雕°遮，粘聚膽力渠狀c刷=16.7折kP屑a陣。試用條分法汽驗算土坡的穩(wěn)惡定安全系數(shù)。【解題思路】屑①剃按比例繪出土漏坡，選擇滑弧晨圓心，作出相才應的滑動圓弧泉。涉②螺將滑動土體分謝成若干土條（挽本例題將該滑遣弧分垂成鍋7玻個土條）并對亂土條編號；寫③怕量出各土條中糞心高度民h逮i鉆、寬度凍b躲i滿，并列表計侍算獅sin激i嘴、琴cos插i植以及土條重反W南i鐘等值，計算該串圓心和半徑下服的安全系數(shù)豬④剩對圓心藥O宰選不同半徑，奧得到春O享對應的最小安幣全系數(shù)；爛⑤既在可能滑動范易圍內，選取其遲它圓心馬O囑1餡，連O減2垂，葛O譯3濤，寇…吊，重復上列計誰算，從而求出環(huán)最小的安全系謙數(shù)，即為該土貓坡的穩(wěn)定安全湊系數(shù)。考三、泰勒圖表續(xù)法門影響土坡的穩(wěn)耍定性指標祥穩(wěn)定數(shù)吼：將三個參數(shù)呈c中、稿招和采H準合并為一個新鳳的無量綱參數(shù)搬N歐s襖，稱為穩(wěn)定數(shù)捐。式中：茅H柏cr蝴―叛―剪土坡的臨界高克度或極限高度心。妙按不同的庭宗繪出毒驢與碌N掉s厘的關系曲線。近采用泰勒圖表犧法可以解決簡懂單土坡穩(wěn)定分冷析中的下述問嫌題：約1援．已知坡角片及土的性質指店標容c黨、煌、喉，求穩(wěn)定的坡執(zhí)高獸H道；眉2協(xié)．已知坡高讀H黑及土的性質指丈標智c亞、縣、尚，求穩(wěn)定的坡晚角卸；憤3穗．已知坡角留、坡高正H域及土的性質指詳標業(yè)c幼、脊、襯，求穩(wěn)定安全止系數(shù)驗K騰。忠土坡穩(wěn)定安全翁系數(shù)寨K禮的表達形式如表下：書泰勒圖表法應館用范圍：均質猾的、坡高在宰10m截以內的土坡，隸也可用于較復寨雜情況的初步喇估算。亦【例題先自習飯后講解】滔【例謠8-3哲】一簡單土坡?lián)倪`己=15°,糕c權=12.0論kPa,霧指=17.8k迫N/m雹3馬，若坡高為魄5m亮,您攤試確定安全系夾數(shù)儀為倍1.攏2語時的穩(wěn)定坡角篇。若坡角品為堤60墊°魂，試確定安全療系數(shù)存為撐1.血5飲時的最大坡高外?！窘忸}思路】養(yǎng)①循求穩(wěn)定坡角時喉的臨界高度射H別cr郊，穩(wěn)定數(shù)因N朵s案，殘由怠塌，探N粱s淺查得穩(wěn)定坡角擁。PAGE6停②濾由蘆，伍查得泰勒穩(wěn)定轉數(shù)祖N及s潮輛③股相應與穩(wěn)定安掌全系數(shù)絨為艱1.鑒5歲時的最大坡高熊H業(yè)max碗第三爺節(jié)麗控土坡穩(wěn)定性分君析中的一些問襯題＊【基本內容】歪一、挖方邊坡黎與天然邊坡呈人工挖出和天適然存在的土坡件是在天然地層撥中形成的。天趕然地層的土質值與構造都比較乏復雜，與人工嚴填筑土坡相比副，性質上有其易獨特之處。氧對于正常固結妄及超固結粘土逃土坡，按上述瓜的穩(wěn)定分析方清法，對它們求段得的安全系數(shù)尤，比較符合實難測結果。吐對于超固結裂跌隙粘土土坡，溝采用與上述相存同的強度試驗待方法與穩(wěn)定分約析方法，會得眉出不正確的結勺果，即算出的味安全系數(shù)大大秩超過極1.致0油，而實際上土截體已經(jīng)破壞。喘二、關于圓弧鼠滑動條分法的核討論紀費倫紐斯條分預法假定土坡穩(wěn)馳定問題是個平固面問題，滑裂母面是個圓柱面抹，計算中不考演慮土條之間的嶄作用力，土坡禽穩(wěn)定的安全系例數(shù)是用滑裂面威上全部抗滑力陷矩與滑動力矩懇之比來定義的洞。牛畢肖普歇（央Bisho掃p碎）考慮了分條院間的水平推力踏，目前在工程給中應用較廣泛憶，可參閱有關衣書籍。吸對于某些特殊胖條件下的非均溉質土，例邊坡給中存在明顯的蜜軟弱夾層、或氧裂隙比較發(fā)育拴的巖土體，其洪滑動面將與圓拾柱面相差甚遠級，圓弧滑動條廳分法不再適用猴。要考慮非圓購弧法進行計算打。毀三、土的抗剪校強度指標值的惱選用絹對任一種給定豐的土來說，強瓦度指標變化幅守度之大遠超過醫(yī)不同靜力計算村方法之間的差題別。靈應盡可能結合炸邊坡的實際加歐荷情況，填料涉的性質和排水勵條件等，合理識的選用土的抗補剪強度指標。廟重要的工程應準采用有效強度喊指標進行核算挪。索對于控制土坡盟穩(wěn)定的各個時廊期，應分別采教用不同試驗方籍法的強度指標山。誤在設計土坡時奇，如附近有已羞經(jīng)滑動的土坡盜，可用反分析桌法確定土的抗模剪強度。誠四、安全系數(shù)怖的選用售一般來說，工腫程等級愈高，座所需要的安全殖系數(shù)愈大。目糞前，對于土坡澡穩(wěn)定的安全系潛數(shù)，迷各個部門有不慌同的規(guī)定。皂同一邊坡穩(wěn)定配分析，選用不泥同的試驗方法棗、不同的穩(wěn)定弄分析方法，會融得到不同的安右全系數(shù)。暖五、查表法確升定土質邊坡的加坡度接邊坡的坡度允特許值，應根據(jù)浮當?shù)亟?jīng)驗，參晴照同類土層的悼穩(wěn)定坡度進行商確定，一些規(guī)澇范和手冊根據(jù)刷大量設計和運絡行經(jīng)驗規(guī)定了戲土坡坡度的允速許值，可通過灑查表法確定土密質邊坡的坡PAGE7度?！咎釂柎鹨伞繑R【本次課小結猴】難1吩．無粘性土土任坡的穩(wěn)定性與家坡高無關，僅嫂取決于坡角仁β巧；是2千．當坡面有順須坡滲流作用時曠，被無粘性土土坡綿的穩(wěn)定安全系敵數(shù)將近乎降低盼一半肌。妥3落．瑞典圓弧法所和泰勒圖表法舅計算相對簡單家，用于分析均陪質粘性土土坡妙，亦可用于較灑復霞雜情況的初步圖估算；趕4采．條分法用于汽分析外形比較砍復雜的粘性土鄙土坡，特別是僅多層土土坡，薪計算工作量大遞，退一般由計算機奇完成?！緩土曀伎肌肯?對．對無粘性土鳴，業(yè)有滲流作用的徒土坡穩(wěn)定與無罪滲流作用的土故坡穩(wěn)定相比有房何變化？控2鼠．砂性土土坡向的穩(wěn)定性只要丸坡角不超過其阻內摩擦角，坡執(zhí)高拆H獸可不受限制，杜而粘性土土坡泄的穩(wěn)定性還同隨坡高有關，試蛛分析其原因；芝3懸．晃粘性土土坡穩(wěn)色定分析有哪些評方法？各種分莫