1、1第七章 土坡穩(wěn)定分析第一節(jié) 概述n土坡就是具有傾斜坡面的土體（圖7-l）。土坡分為天然土坡和人工土坡。23n一部分土體相對于另一部分土體滑動的現(xiàn)象稱為滑坡。滑坡分為半無限長滑坡和有限長滑坡。半無限長滑坡的坡面長度比滑坡深度相比大很多，成大平板的形狀滑動（圖7-2a）；有限長滑坡的滑動面長度與滑坡深度之比是一個(gè)有限的數(shù)值（圖7-2b）。4半無限長滑坡有限長滑坡5粗粒土中的滑坡，深度淺而形狀接近于平面。均質(zhì)粘性土坡滑動面的形狀接近于圓弧面（對數(shù)螺線曲面） 。6n土石壩是常見的大型人工土坡。土石壩的壩高已達(dá)到300m以上。高土石壩的土石方量浩大，因此選擇安全可靠而又經(jīng)濟(jì)合理的斷面就是一個(gè)十分重要的

2、問題。土壩邊坡穩(wěn)定分析是土石壩設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)很重要的內(nèi)容。78n邊坡穩(wěn)定采用極限平衡法分析。n極限平衡法的一般步驟：先假定破壞是沿土體內(nèi)某一確定的滑動面滑動；根據(jù)滑裂土體的靜力平衡條件和摩爾-庫倫破壞準(zhǔn)則計(jì)算沿該滑裂面滑動的可能性即安全系數(shù)的大?。?然后選取多個(gè)可能的滑動面，用同樣方法計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)。安全系數(shù)最低的滑動面就是可能性最大的滑動面。10第二節(jié) 無粘性土坡的穩(wěn)定分析一、均質(zhì)干坡和水下坡n均質(zhì)干坡和水下坡指由一種土組成、完全在水位以上或完全在水位以下、沒有滲透水流作用的無粘性土坡。n均質(zhì)干坡和水下坡只要坡面上的土顆粒在重力作用下能夠保持穩(wěn)定，整個(gè)土坡就處于穩(wěn)定狀態(tài)。1112n從沙堆坡面

3、上取一小塊土體來分析它的穩(wěn)定條件（圖77b）。設(shè)小土體的重量為W，W沿坡面的滑動力 。垂直于坡面的正壓力 ，抗滑力為sinWT cosWN tgWNtgRcos13n定義土體的穩(wěn)定安全系數(shù)Fs為： 式中，土的內(nèi)摩擦角（0）； 土的坡度角（0）。n當(dāng)Fs=1時(shí)，=，稱為天然休止角，其值等于砂在松散狀態(tài)時(shí)的內(nèi)摩擦角。1)-(7 sincostgtgWtgWTRFs滑動力抗滑力14二、有滲透水流的均質(zhì)土坡n當(dāng)滲透水流從土堤的下游坡逸出（圖78）時(shí)，如果水流的方向與水平面成夾角，則沿水流方向的滲透力 。在坡面上取土體V中的土骨架為隔離體，其有效重量為 。ijwV15Vhs16n分析這塊土骨架的穩(wěn)定性:

4、作用在土骨架上的總滲透力為 沿坡內(nèi)的滑動力為坡面的正壓力為土體沿坡面滑動的穩(wěn)定安全系數(shù) 式中，i滲透坡降；土體的浮容重； w水的容重；土的內(nèi)摩擦角。iVjVJw)cos(siniVVTw)sin(cosiVVNw2)-(7 )cos(sin)sin(cosiVVtgiVVTNtgFwws17n若水流在逸出段順坡面流動，即 。設(shè)流經(jīng)途徑ds的水頭損失為dh，有代入式（72），得3)-(7 sinsindsdhi4)-(7 sincossinsincostgtgtgVrVtgVFsatsatws18n當(dāng)逸出段為順坡滲流時(shí)，安全系數(shù)降低，通常 約為0.5，即安全系數(shù)比均質(zhì)干坡的降低一半。工程上一般要

5、在下游壩址處設(shè)置排水棱體，使?jié)B透水流不直接從下游坡面逸出。這種情況下，除了要驗(yàn)算坡面的穩(wěn)定性外，還應(yīng)該用圓弧滑動法驗(yàn)算深層滑動的可能性。sat1920三、部分浸水土坡n如果水位上下土的內(nèi)摩擦角不變，則整個(gè)坡面主體的穩(wěn)定性相同。n但是對于深入坡內(nèi)的滑動面，由于滑動土體上部的容重大，滑動力大；下部的容重小，抗滑力小，顯然穩(wěn)定性比干坡或完全水下坡的差，即危險(xiǎn)滑動面可能向坡內(nèi)發(fā)展。這種情況也必需驗(yàn)算表面滑動和深層滑動。21n部分浸水坡的穩(wěn)定分析常假定滑動面為兩段直線組成的折線形滑動面。折點(diǎn)的高程常定在水位處（圖7-10a）。22n分析折線形滑坡體的穩(wěn)定性通常采用力平衡法，其特點(diǎn)是靜力平衡條件中只考慮土

6、體是否移滑而不考慮是否轉(zhuǎn)動。這時(shí)作用在滑動土體上的力系只須滿足靜力平衡條件，而不考慮是否滿足力矩平衡條件。232112111-2P1W124n作用在折線滑動面上的正壓力分別為N1、N2（圖710b），滑動面上的抗剪力分別為 和 ，這是一個(gè)超靜定的問題。sFtgNT111sFtgNT22225n將塊體從折點(diǎn)處豎直切開（圖7-10c），并假定P1與內(nèi)坡DC平行?？紤]塊體BCDE的平衡有 式中，W1塊體BCDE的重量； 1水位以上土的內(nèi)摩擦角。5)-(7 )cos(sinsinsin1111111111111WFtgWFtgNWTWPss26n分析塊體EDA沿AD面滑動的穩(wěn)定性。將P1和重力W2分別沿AD面分解為切向力和法向力，算出滑動力和抗滑力，從而得到安全系數(shù)的表達(dá)式為n式中2為水位以下土的內(nèi)摩擦角。6)-(7 sin)cos(cos)sin(22211222211WPtgWPFs滑動力抗滑力27n用