1、上海大學(xué) 土木工程系第七章 土坡穩(wěn)定分析71 概述土坡：具有傾斜坡面的土體。邊坡：具有傾斜坡面的巖土體。土坡種類：天然土坡、人工土坡。滑坡?土坡喪失其原有穩(wěn)定性，一部分土體相對(duì)與另一部分土體滑動(dòng)的現(xiàn)象稱滑坡滑坡前征兆：坡頂下沉，坡腳隆起。71 概述滑坡原因?滑坡的根本原因: 邊坡中土體內(nèi)部某個(gè)面上的剪應(yīng)力達(dá)到了它的抗剪強(qiáng)度?；碌木唧w原因： （1）滑面上的剪應(yīng)力增加：如填土作用使邊坡的坡高增加、滲流作用使下滑力產(chǎn)生滲透力、降雨使土體飽和，容重增加、地震作用等； （2）滑面上的抗剪強(qiáng)度減?。喝缃饔檬雇馏w軟化、含水量減小使土體干裂，抗滑面面積減小、地下水位上升使有效應(yīng)力減小等。71 概述假定：

2、平面應(yīng)變問題無粘性土: 平面均質(zhì)粘性土: 光滑曲面，圓弧非均質(zhì)粘性土: 復(fù)合滑動(dòng)面.滑動(dòng)面形狀：71 概述最危險(xiǎn)滑動(dòng)面及土坡穩(wěn)定安全系數(shù)的大小都是試算找出。72 無粘性土的土坡穩(wěn)定一.一般情況下的無粘性土土坡穩(wěn)定下滑力二.有滲流情況下的無粘性土土坡穩(wěn)定抗滑力順坡出流72 無粘性土的土坡穩(wěn)定粘性土顆粒之間存在粘結(jié)力，導(dǎo)致土坡整塊下滑趨勢(shì)73 粘性土土坡整體圓弧滑動(dòng)及條分法一.整體圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定分析穩(wěn)定安全系數(shù)定義為：滑動(dòng)面上平均抗剪強(qiáng)度與平均剪應(yīng)力之比對(duì)均質(zhì)土坡、圓弧滑動(dòng)面：穩(wěn)定安全系數(shù)也可定義為：滑動(dòng)面上最大抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比；對(duì)O點(diǎn)力矩平衡：安全系數(shù)：73 粘性土土坡整體圓弧滑動(dòng)及條分法一

3、.整體圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定分析73 粘性土土坡整體圓弧滑動(dòng)及條分法一.整體圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定分析根據(jù)莫爾庫(kù)倫破壞準(zhǔn)則：安全系數(shù)：對(duì)飽和粘土，在不排水條件下：u0u0分析法73 粘性土土坡整體圓弧滑動(dòng)及條分法一.整體圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定分析粘性土坡，豎向裂縫：安全系數(shù)：因?yàn)閡= 0 ，Ka=1滑弧變短73 粘性土土坡整體圓弧滑動(dòng)及條分法二.最危險(xiǎn)滑弧的尋找手工計(jì)算，工作量大；計(jì)算機(jī)計(jì)算，程序容易實(shí)現(xiàn)1、確定可能的圓心范圍：2、對(duì)每個(gè)圓心，選擇不同滑弧半徑，計(jì)算各滑弧安全系數(shù)；3、比較所有安全系數(shù)，選最小值；對(duì)0 滑面上各點(diǎn)的強(qiáng)度不同；前面的公式就不能進(jìn)行計(jì)算：條分法。73 粘性土土坡整體圓弧滑動(dòng)及條分法三.條分法及其

4、受力分析極限平衡分析的條分法：土體為不變形剛體滑動(dòng)體內(nèi)土條n，第i土條上的力和未知數(shù)：1、重力：Wi=ribihi；都為已知量；2、底面反力：Ni和Ti;3、比較所有安全系數(shù)，選最小值；74 瑞典條分法一、基本假定和基本公式不考慮條間力：滑動(dòng)體內(nèi)土條n，第i土條上的力和未知數(shù)：1、重力：Wi=ribihi；都為已知量；2、底面反力：Ni和Ti：底面法向靜力平衡:74 瑞典條分法一、基本假定和基本公式土條底面孔隙水應(yīng)力已知時(shí)，可用有效應(yīng)力法進(jìn)行計(jì)算：費(fèi)倫紐斯近似確定最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心位置的方法 74 瑞典條分法土坡坡度坡角i角a角b1:1.04528371:1.5334126351:2.02634

5、25351:3.0182625351:4.01403253674 瑞典條分法【例題7-1】有一簡(jiǎn)單黏土土坡，高25m，坡比12，填土的重度為 內(nèi)摩擦角為 ，黏聚力c為10kPa，假設(shè)滑動(dòng)圓弧半徑為49m，并假設(shè)滑動(dòng)面通過坡腳位置，試用瑞典條分法求該土坡對(duì)應(yīng)這一滑動(dòng)圓弧的安全系數(shù)。 解：（1）按比例繪出土坡剖面。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在坡腳下且垂直距離為H處向右取4.5H的距離定出D點(diǎn)；找到E點(diǎn)，連接DE，則危險(xiǎn)圓弧的圓心一般在DE的延長(zhǎng)線上（圖7-8）（2）選擇圓心，并以半徑R=49m過坡腳作出滑動(dòng)圓弧。（3）將滑動(dòng)體分為15個(gè)土條，并對(duì)土條進(jìn)行編號(hào)。（4）按比例量出各土條的中心高度、寬度 ，并列表計(jì)算

6、等值，見表7-2，計(jì)算該滑動(dòng)圓弧對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)，即為所求。 土條編號(hào)17.5512.8210.0 26.663750128.2668.25 340.49 170.51 215.557.69310.0 26.653155076.931237.89 932.81 467.12 321511.1110.0 26.6432100111.121432.20 1535.84 769.09 42555.98310.0 26.633250059.831361.60 2096.68 1049.94 52855.98310.0 26.629280059.831357.47 2448.94 1226.34 629.

7、2555.98310.0 26.622.5292559.831119.35 2702.35 1353.23 728.555.12910.0 26.616285051.29785.57 2739.60 1371.89 82755.12910.0 26.610270051.29468.85 2658.98 1331.52 92565.98310.0 26.64300059.83209.27 2992.69 1498.63 1022.543.41910.0 26.6-3225034.19-117.76 2246.92 1125.17 112055.12910.0 26.6-8200051.29-27

8、8.35 1980.54 991.78 1216.555.12910.0 26.6-14165051.29-399.17 1600.99 801.72 1312.555.55610.0 26.6-19.5125055.56-417.26 1178.30 590.05 14855.98310.0 26.6-2680059.83-350.70 719.04 360.07 152.554.27410.0 26.6-3325042.74-136.16 209.67 104.99 953.056941.0513212.03安全系數(shù)計(jì)算表7-2 例7-1瑞典條分法計(jì)算結(jié)果二、成層土和坡頂有超載時(shí)74 瑞典

9、條分法1. 成層土2.坡頂有超載時(shí)74 瑞典條分法74 瑞典條分法74 瑞典條分法三、有地下水和穩(wěn)定滲流時(shí)2.土坡部分浸水：土條底面孔隙水應(yīng)力已知時(shí)，可用有效應(yīng)力法進(jìn)行計(jì)算：1.基本公式：75 畢肖普法一.有效應(yīng)力分析作用力有：土條自重；作用于土條底面的切向抗剪力、有效法向反力、孔隙水壓力；在土條兩側(cè)分別作用有法向力和及切向力和切向抗剪力取土條豎直方向力的平衡整個(gè)滑動(dòng)土體對(duì)圓心求力矩平衡：此時(shí)相鄰?fù)翖l之間側(cè)壁作用力的力矩將互相低消，而各土條滑面上的法向力的作用線通過圓心75 畢肖普法假定：計(jì)算時(shí)（1）假定等于Fs=1, 計(jì)算moi; (2) 計(jì)算Fs；（3）據(jù)計(jì)算得的Fs計(jì)算moi; （4）重復(fù)(2)-(3)注意事項(xiàng): 75 畢肖普法(1) 對(duì)于為i負(fù)值的那些土條，要注意會(huì)不會(huì)使mi趨近于零。如果是這樣，簡(jiǎn)化畢肖普條分法就不能使用，因?yàn)榇藭r(shí)，會(huì)趨于無限大，這顯然是不合理的。當(dāng)任一土條的mi小于或等于0.2時(shí)，計(jì)算就會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，此時(shí)最好采用別的方法。(2)當(dāng)坡頂土條的很大 i時(shí)，會(huì)使該土條出現(xiàn)Ni0，此時(shí)可取它的Ni=0計(jì)算.二.總應(yīng)力分析 75 畢肖普法76 工程中的土坡穩(wěn)定計(jì)算一.滲流對(duì)土坡穩(wěn)定的影響76 工程中的土坡穩(wěn)定計(jì)算一