基礎(chǔ)物理性質(zhì)先導(dǎo)土中應(yīng)力具體應(yīng)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(qiáng)度特性復(fù)習(xí)總結(jié)第一節(jié)概述第二節(jié)無(wú)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(gè)問(wèn)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(lèi)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(huì)滑坡？定義：一部分土體在外界因素作用下，相對(duì)于另一部分土體滑動(dòng)。二.滑坡1．滑坡的危害

滑坡是重大自然災(zāi)害 我國(guó)是滑坡災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家2.滑坡的形式二.滑坡3．造成滑坡的原因

降雨、蓄水，使巖土軟化，存在滲透力1）振動(dòng)：地震、爆破2）土中含水量和水位變化3）水流沖刷：使坡腳變陡4）凍融：凍脹力及融化含水量升高5）人工開(kāi)挖：基坑、船閘、壩肩、隧洞出入口二.滑坡3．造成滑坡的原因

實(shí)質(zhì)：（1）外界力的作用破壞了土體內(nèi)原始的應(yīng)力平衡狀態(tài)；（2）土的抗剪強(qiáng)度由于受到外界各種因素的影響而降低，促使土坡失穩(wěn)。云南徐村水電站溢洪道土坡滑坡江岸崩塌滑坡江西省江新洲洲頭北側(cè)蹋岸城市中的滑坡問(wèn)題（香港，重慶）填方挖方香港1900年建市，1977年成立土力工程署港島1972PoShan滑坡(~20,000m3)(67死、20傷)PoShanRoadConduitRoadNotewellRoad如何分析、判斷？

無(wú)粘性土坡-簡(jiǎn)單

粘性土坡-復(fù)雜評(píng)價(jià)方法：極限平衡理論（條分法）步驟：先確定滑動(dòng)面，再計(jì)算滑坡的穩(wěn)定安全系數(shù)，最后判斷滑動(dòng)的可能性。第二節(jié)無(wú)粘性土土坡的穩(wěn)定分析定義：粗粒土所堆筑的土坡稱(chēng)為無(wú)粘性土坡分如下兩種情況考慮：一、均質(zhì)干坡二、有滲透水流的均質(zhì)土坡一、均質(zhì)干坡當(dāng)a=φ時(shí)，F(xiàn)s=1，土體處于極限平衡狀態(tài)，坡角a為自然休止角。結(jié)論：當(dāng)a≤φ，土坡穩(wěn)定

砂堆

WTNR

安全系數(shù)與坡高無(wú)關(guān)安全系數(shù)與土容重

無(wú)關(guān)與所選的微單元大小無(wú)關(guān)。即坡內(nèi)任一點(diǎn)或平行于坡的任一滑裂面上安全系數(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、有滲透水流的均質(zhì)土坡

W

JNT穩(wěn)定安全系數(shù)無(wú)粘性土土坡穩(wěn)定安全系數(shù)均質(zhì)干坡順坡滲流時(shí)Fs降低一半第三節(jié)粘性土土坡穩(wěn)定分析強(qiáng)度參數(shù)：粘聚力C，內(nèi)摩擦角

破壞形式：危險(xiǎn)滑裂面位置在土坡深處，對(duì)于均勻土坡，在平面應(yīng)變條件下，其滑動(dòng)面可用一圓?。▓A柱面）近似。OR第三節(jié)粘性土土坡穩(wěn)定分析粘性土土坡的滑動(dòng)面——假定為圓弧面分析方法——圓弧滑動(dòng)法（極限平衡法）廣泛使用的圓弧滑動(dòng)法最初是由瑞典工程師提出的。一、整體圓弧法（瑞典圓弧法，1916）ORd一、整體圓弧法（瑞典圓弧法）

1．假設(shè)條件：均質(zhì)土二維圓弧滑動(dòng)面滑動(dòng)土體呈剛性轉(zhuǎn)動(dòng)在滑動(dòng)面上處于極限平衡狀態(tài)W一、整體圓弧法（瑞典圓弧法）剛體2.平衡條件（各力對(duì)O的力矩平衡）3.討論（1）當(dāng)

0時(shí)，

n是l(x,y)的函數(shù)，無(wú)法得到Fs的理論解（2）圓心O及半徑R是任意假設(shè)的，必須計(jì)算若干組（O,R）找到最小安全系數(shù)。

———最可能滑動(dòng)面（3）適用于飽和軟粘土二、條分法的基本概念(

0)1.原理：將滑動(dòng)土體豎直分成若干土條，把土條當(dāng)成剛體，分別求作用于各土條上的力對(duì)圓心的滑動(dòng)力矩和抗滑力矩，然后求土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)：2.受力分析圖：WihiPihi+1Pi+1Hi+1NiTiHi1)重力Wｉ（大小、方向、作用點(diǎn)已知）2)條塊側(cè)面法向力Pi、Pi+1，其作用點(diǎn)離弧面為hi、hi+1

3)條塊側(cè)面切向力Hi、Hi+14)土條底部的法向力Nｉ、切向力Tｉ，

條塊弧段長(zhǎng)為li3.土條i所受的力包括：WihiPihi+1Pi+1Hi+1NiTiHin個(gè)土條，n-1個(gè)分界面，Pi

、Hi、hi共3(n-1)個(gè)未知數(shù)；Ni

、Ti共n個(gè)獨(dú)立未知數(shù)；Fs一個(gè)未知數(shù)。4.土條i平衡方程：若把滑動(dòng)土體分成n個(gè)土條，則共有獨(dú)立未知數(shù)4n-2個(gè)，可建方程3n個(gè)，為超靜定問(wèn)題。必須通過(guò)簡(jiǎn)化假定，減少未知量或者建立補(bǔ)充方程才能求解。WihiPihi+1Pi+1Hi+1NiTiHi5.求解方法：（1）簡(jiǎn)單條分法

（又稱(chēng)瑞典條分法，費(fèi)倫紐斯條分法）不考慮條間力（2）畢肖普法考慮條塊側(cè)面力（3）楊布普通條分法假定條間力的作用點(diǎn)位置（即規(guī)定hi的大?。ihiPihi+1Pi+1Hi+1NiTiHi1.求解前提：

不考慮條塊間的作用力；或假定條塊間的作用力是作用在一條直線上的，且大小相等，方向相反，即作用力產(chǎn)生的合力、合力矩為零。

2.求解方法：三、簡(jiǎn)單條分法（Fellenius條分法，1927）3.分條寬度為減少工作量，劃分土條可按下述方法：取分條寬度b=R/10；編號(hào)為0的土條中心線與圓心的鉛垂線重合，然后向上下對(duì)稱(chēng)編號(hào)，即向下（坡腳方向）的土條編號(hào)依次為-1，-2，……，向上（坡頂方向）的土條編號(hào)依次為1，2，……，各土條sin

i為：分別等于0，

0.1，

0.2，…，可減少大量三角函數(shù)計(jì)算。4.方法的特點(diǎn)：(1)忽略條間力的作用；(2)滿(mǎn)足滑動(dòng)土體整體力矩平衡條件；(3)不滿(mǎn)足條塊的靜力平衡條件；(4)滿(mǎn)足極限平衡條件；(5)得到的安全系數(shù)偏低10%，誤差偏于安全；因此，為目前工程上常用的方法。四、最危險(xiǎn)滑裂面的確定方法B

1OARH

2

1.均勻粘性土坡

=0時(shí)：C1BAHO1E

1

2O2FS1FG4.5HDHMO3'O1'O4'O2'FS4O3C3O4C4C22.均勻粘性土坡

>0時(shí)：五、畢肖普法（Bishop法，1955）考慮條塊間側(cè)面力1.求解方法：豎向力平衡Pi(

Pi)不出現(xiàn)2、簡(jiǎn)化畢肖普公式注2：公式左右都有Fs，需采用試算法或迭代法計(jì)算。(1)假設(shè)條塊間作用力只有法向力，沒(méi)有切向力；(2)滿(mǎn)足滑動(dòng)土體整體力矩平衡條件；滿(mǎn)足各條塊力的多邊形閉合條件，但不滿(mǎn)足條塊的力矩平衡條件；(4)滿(mǎn)足極限平衡條件；得到的安全系數(shù)比瑞典條分法略高一點(diǎn)。誤差在2%~7%3.簡(jiǎn)化Bishop方法的特點(diǎn)六、普遍條分法（Janbu法，楊布法，1954）適用于圓弧滑動(dòng)和非圓弧滑動(dòng)分析1.求解前提：

假定條塊間水平作用力的位置。2.求解方法：

Xi

hiHi+1Pi+1hi+1iHiPihiOiNiWiTi

i

Hi=Hi+1-HiWiNi

Pi=Pi+1-PiTi=(cili+Nitg

i)/Fs

i

i

Xi

hiHi+1Pi+1hi+1iHiPihiOiNiWiTi

i令

Hi=0代入求FS/求

Pi求Pi，

Hi求

Hi求FsFS/=FSFS—FS/<ΔENDYN楊布法計(jì)算流程圖3.特點(diǎn)(1)不一定都是圓弧面，也可以是折線滑動(dòng)面；(2)基本可以滿(mǎn)足所有靜力平衡條件(3)是“嚴(yán)格”的方法之一幾種分析計(jì)算方法的總結(jié)七、不平衡推力傳遞法——規(guī)范方法（一）基本假定1.折線滑動(dòng)面；2.假定條間力的合力與土條底面平行，減少

n-1個(gè)未知量。（二）求解方法

根據(jù)各分條力的平衡條件，逐條向下推求，直至最后一個(gè)土條的推力為零。（三）計(jì)算公式—《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD30-2004第3.6.7條對(duì)任一土條i，取垂直底面方向與平行底面方向力的平衡，有：同樣根據(jù)穩(wěn)定安全系數(shù)的定義和摩爾-庫(kù)侖準(zhǔn)則：聯(lián)合求解上述兩式，得如下計(jì)算公式：式中傳遞系數(shù)：計(jì)算方法：1.假設(shè)Fs=1，然后從坡頂?shù)?條開(kāi)始逐條向下推求Pi，直至求出最后一條的推力Pn=0。否則要重新假定Fs，再進(jìn)行試算。

2.按照假定的安全系數(shù)，反推各土條和最后一條土條承受的推力大小，以便確定是否需要或設(shè)計(jì)擋土結(jié)構(gòu)物。注：

因?yàn)榉謼l之間不能承受拉應(yīng)力，所以任何土條的推力Pi如果出現(xiàn)負(fù)值，此Pi不再向下傳遞，而對(duì)下一土條取Pi-1為零。

第四節(jié)土坡穩(wěn)定分析的幾個(gè)問(wèn)題討論一、土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)選用選用原則：結(jié)合土坡的實(shí)際情況，使試驗(yàn)的模擬條件盡量符合土在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際受力和排水條件，使試驗(yàn)的指標(biāo)具有較好的代表性。1.驗(yàn)算邊坡施工結(jié)束時(shí)的情況，若土坡施工速度較快，填土的滲透性較差，則土中的孔隙水壓力不易消散，這時(shí)宜采用三軸UU試驗(yàn)指標(biāo)，用總應(yīng)力法分析。2.驗(yàn)算土坡長(zhǎng)期穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)采用三軸CU試驗(yàn)指標(biāo)，采用有效應(yīng)力分析。3.對(duì)穩(wěn)定滲流期不管采用何種分析方法，實(shí)質(zhì)上均屬于有效應(yīng)力分析的范疇，應(yīng)采用有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)或三軸固結(jié)排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)。二、穩(wěn)定安全系數(shù)的確定目前對(duì)于土坡穩(wěn)定安全系數(shù)的數(shù)值，各部門(mén)尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，考慮的角度也不一樣，在選用時(shí)要注意計(jì)算方法、強(qiáng)度指標(biāo)、工程重要性和安全系數(shù)必須相互配套，并根據(jù)工程不同情況，結(jié)合當(dāng)?shù)匾延械慕?jīng)驗(yàn)加以確定。摘自《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》三、坡頂開(kāi)裂時(shí)的穩(wěn)定計(jì)算1、產(chǎn)生原因：由于土的收縮及張拉應(yīng)力作用，粘性土坡坡頂可能產(chǎn)生裂縫。2、存在問(wèn)題：地表水滲入裂縫后，