模塊四

土壓力計算及土坡穩(wěn)定性分析《工程巖土》

單元二

土坡的穩(wěn)定性分析任務(wù)2黏性土坡穩(wěn)定性分析問題導(dǎo)學(xué)情境描述知識講解小組學(xué)習(xí)知識小測

某擬建公路某段為開挖路塹通過，路塹邊坡暫未設(shè)計支擋結(jié)構(gòu)，左側(cè)邊坡為均質(zhì)砂土，內(nèi)摩擦角35°，擬設(shè)計坡高為6m，坡角40°。右側(cè)邊坡土質(zhì)為黏性土，容重γ=18kN/m3,內(nèi)摩擦角20°，黏聚力18kPa，擬設(shè)計坡高為7.5m，坡角45°，該段路塹兩側(cè)邊坡設(shè)計是否穩(wěn)定安全。

問題導(dǎo)學(xué)情境描述知識講解小組學(xué)習(xí)知識小測如果你是工程勘察設(shè)計人員，請分析判斷該段路塹右側(cè)黏性土邊坡，容重γ=18kN/m3,內(nèi)摩擦角20°，黏聚力18kPa，擬設(shè)計坡高7.5m，坡角45°，該側(cè)邊坡是否穩(wěn)定安全？1.該工程設(shè)計中，路塹右側(cè)邊坡為黏性土坡，其穩(wěn)定性的分析方法與左側(cè)均質(zhì)無黏性土坡()（相同、不同）。均質(zhì)黏性土坡失去穩(wěn)定時，常沿著()滑動，通常滑動曲面近似為()，簡稱滑弧面。2.瑞典圓弧法驗算一個土坡的穩(wěn)定性時，先假定()的滑動面，通過試算找出多個()值，相應(yīng)于()穩(wěn)定安全系數(shù)的滑弧即為()滑動面。3.該工程設(shè)計中，路塹右側(cè)邊坡若采用瑞典條分法驗算土坡穩(wěn)定性，其具體分析步驟有哪些？()。

4.按照該工程中設(shè)計的右側(cè)邊坡的坡高和坡角，試分析該側(cè)邊坡能保持穩(wěn)定安全嗎？若不穩(wěn)定，可以考慮采用哪些方法？()。問題導(dǎo)學(xué)情境描述知識講解小組學(xué)習(xí)知識小測（一）瑞典圓弧法

如右圖所示為簡單黏性土坡，ADC為假定的一個滑弧，圓心在O點，半徑為R。假定土體ABCD為剛體，在重力W作用下，將繞圓心O旋轉(zhuǎn)。使土體繞圓心O下滑的滑動力矩為：阻止土體ABCD向下滑動的抗滑力矩：所以土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)為：黏性土坡穩(wěn)定性分析問題導(dǎo)學(xué)情境描述知識講解小組學(xué)習(xí)知識小測（二）瑞典條分法

瑞典條分法具體分析步驟如下：（1）按比例繪制土坡剖面圖。（2）任選一點O為圓心，以O(shè)A為半徑R作圓弧AD即為滑動圓弧面。（3）將滑弧面以上土體豎直分成寬度相等的若干土條并依次編號。編號時可以將通過圓心O的豎直線定為0號土條的中線，土條編號向右為正，向左為負(fù)。為計算方便，可取各土條的寬度b=0.1R(如圖)。（4）計算作用在任一土條i上的作用力(如圖)。（5）計算滑動穩(wěn)定系數(shù)K（沿整個滑動面上的抗滑穩(wěn)定力矩與滑動力矩之比）。黏性土坡穩(wěn)定性分析問題導(dǎo)學(xué)情境描述知識講解小組學(xué)習(xí)知識小測最危險滑動面圓心位置的確定：

瑞典條分法在進(jìn)行穩(wěn)定性分析時仍需要試算許多個可能的滑動面，為了減少試算工作量，費倫紐斯（Fellenius.W）提出φ=0的簡單土坡最危險滑動面為通過坡腳的圓弧，其圓心O位于下圖a中AO與BO兩線的交點，下圖中β1，β2與坡角或坡度有關(guān)，可查表。當(dāng)φ≠0時，費倫紐斯認(rèn)為最危險的滑弧面圓心將沿下圖b中的MO線向左上方移動，O點的位置仍可按表確定。具體可用以下方法快速求出，如下圖所示，其方法步驟如下：

a）φ=0°時

b）φ≠0°時

問題導(dǎo)學(xué)情境描述知識講解小組學(xué)習(xí)知識小測（1）根據(jù)邊坡坡度或坡角β，查表確定相應(yīng)的β1，β2。

（2）根據(jù)β1角，由坡腳A點作線段AO，使角∠OAB=β1,；由坡肩B作線段BO，使該線段與水平線夾角為β2。線段AO與線段BO交點為O。（3）由坡腳A點豎直向下取坡高H值，再向右沿水平向取4.5H，并定義為M點。（4）延長MO線，并取O1、O2、O3、...作為圓心，繪出相應(yīng)的通過坡腳的滑弧，分別求出各滑弧的穩(wěn)定安全系數(shù)K1、K2、K3、...繪出K的曲線，取曲線下凹的最低點O’。（5）同理，從O’點作垂直線DE，在DE上取O1’、O2’、O3’、...為圓心，計算各自的邊坡安全系數(shù)Ka1、Ka2、Ka3、...，并連成曲線，取曲線下凹處的最低點O’’，該點即為所求最危險滑弧面的圓心位置，相應(yīng)的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為K’min。

問題導(dǎo)學(xué)情境描述知識