土坡稳定分析.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,土坡稳定分析,学习要求：,掌握土坡滑动失稳的机理，砂土土坡均值粘土土坡的整体,稳定分析方法和成层土土坡稳定分析条分法。,1.,掌握无粘性土土坡的稳定性分析法,2.,掌握粘性土土坡的圆弧稳定分析法及其它常用分析方法,基本内容：,土坡稳定性分析工程意义,无粘性土土坡稳定性分析,粘性土土坡稳定性分析,工程中的土坡稳定性计算,工程实际中的土坡包括,天然土坡,和,人工土坡,，天然土坡是指,天然形成的山坡和江河湖海的岸坡，人工土坡则是指人工开挖基,坑、基槽、路堑或填筑路堤、土坝形成的边坡。,土坡滑动失稳的原因一般有以下两类情况：,1.,外界力的作用,破坏,了土体内原来的,应力平衡状态,。如基坑,的开挖、路堤的填筑、土坡顶面上作用外荷载、土体内水的渗流、,地震力的作用等也都会破坏土体内原有的应力平衡状态，导致土,坡坍塌。,2.,土的,抗剪强度,由于受到外界各种因素的影响而,降低,，促使,土坡失稳破坏。如外界气候等自然条件的变化、土坡附近因打桩,、爆破或地震力的作用将引起土的液化或触变，使土的强度降低。,土坡,稳定性分析工程意义,影响土坡稳定有多种因素，包括土坡的边界条件、土质条,件和外界条件。具体因素分述如下：,1.,土坡坡度：,土坡坡度有两种表示方法：一种以高度与水,平尺度之比来表示，例如，,1,：,2,表示高度,1,m,，,水平长度为,2,m,的,缓坡；另一种以坡角,q,表示，,q,越小土坡越稳定，但不经济；,2.,土坡高度：,H,越小，土坡越稳定；,3.,土的性质：,其性质越好，土坡越稳定；,4.,气象条件：,晴朗干燥土的强度大，稳定性好；,5.,地下水的渗透：,土坡中存在与滑动方向渗透力，不利；,6.,强烈地震：,在地震区遇强烈地震，会使土的强度降低，,且地震力或使土体产生孔隙水压力，则对土坡稳定性不利。,影响土坡稳定的因素,1.,基本假设,根据实际观测，由均质砂性土构成的土坡，破坏时滑动面,大多近似于平面，成层的非均质的砂类土构成的土坡，破坏时,的滑动面也往往近于一个平面，因此在分析砂性土的土坡稳定,时，一般均假定滑动面是平面，如下图所示。,所谓,简单土坡,是指土坡的坡度不变，顶面和底面都是水平的，且土质均匀，无地下水。,无粘性土土坡,稳定性分析,如上图所示的砂性土土坡，已知土坡高为,H,，,坡角为,b,，,土的,重度为,g,，,土的抗剪强度,t,f,=,s,tan,j,。,若假定滑动面是通过坡,脚,A,的,平面,AC,，,AC,的倾角为,a,，,则可计算滑动土体,ABC,沿,AC,面上滑动的稳,定安全系数,K,值。,沿土坡长度方向截取单位长度土坡，作为平面应变问题分析。,已知滑动土体,ABC,的重力为：,W,在滑动面,AC,上的平均法向分力,N,及由此产生的抗滑力,T,f,为,：,W,在滑动面,AC,上产生的平均下滑力,T,为：,土坡的滑动稳定安全系数,K,为：,安全系数,K,随倾角,a,而变化，而与坡高,H,无关。当,a,=,b,时滑动,稳定安全系数最小，工程中一般要求,K,1.1,1.5,。,砂性土坡所能形成的最大坡角就是其内摩擦角，根据这一原,理，工程上可以通过堆砂锥体法确定砂土内摩擦角（,自然休止,角,）。,均质粘性土土坡在失稳破坏时，其滑动面常常是一曲面，,通常近似于圆柱面，在横断面上则呈现圆弧形。实际土坡在滑,动时形成的滑动面与坡角,b,、,地基土强度以及土层硬层的位置等,有关，一般可形成如下三种形式：,1.,坡脚圆,（,a,）,；,2.,坡面圆,（,b,）,；,3.,中点圆,（,c,）,。,粘性土土坡,稳定性分析,在分析粘性土坡稳定性时，常常假定土坡是沿着圆弧破裂,面滑动，以简化土坡稳定验算的方法。目前常用的方法有：,瑞,典圆弧法,、,条分法,以及,稳定数法,。,1.,瑞典圆弧法,对于均质简单土坡，其圆弧滑动体的稳定分析可采用整体,稳定分析法进行。所谓简单土坡是指土坡顶面与底面水平，坡,面,BC,为一平面的土坡。,若可能的圆弧滑动面为,AD,，,其圆心为,O,，,滑动圆弧半径为,R,。,滑动土体,ABCD,的重力为,W,，,它是促使土坡滑动的滑动力。沿着滑动面,AD,上分布土的抗剪强度,t,f,将形成抗滑力,T,f,。,将滑动力,W,及抗滑力,t,f,分别对滑动面圆心,O,取矩，得滑动力矩,M,s,及抗滑力矩,M,r,。,最危险滑动面圆心位置的确定,上述稳定安全系数,K,是对于某一个假定滑动面求得的，因,此需要试算许多个可能的滑动面，相应于最小安全系数的滑动,面即为最危险滑动面。也可以采用如下费伦纽斯提出的近似方,法确定最危险滑动面圆心位置，但当坡形复杂时，一般还是采,用电算搜索的方法确定。,费伦纽斯近似确定最危险滑动面圆心位置的方法,表,1,最危险滑动面圆心位置,a,1,和,a,2,的数值,实际上，用上述步骤确定的,K,min,还不一定是最小的稳定安,全系数，还须过,On,点作,MO,的垂线，在此垂线上,On,的两侧再取几,个点作为圆心，分别求出相应的安全系数,K,，,用上述方法求得,最小的,K,值和相应的滑弧圆心。,土坡坡度,坡角,a1,a2,1:10,45,28,37,1:15,33,41,26,35,1:20,26,34,25,35,1:30,18,26,25,35,1:40,14,03,25,36,2.,条分法,如下图所示土坡，取单位长度土坡按平面问题计算。设可,能的滑动面是一圆弧,AD,，,其圆心为,O,，,半径为,R,。,将滑动土体,ABCDA,分成许多竖向土条，土条宽度一般可取,b,=0.1,R,，,假设不,考虑土条两侧的条间作用力效应，由此得出土条,i,上的作用力对,圆心,O,产生的滑动力矩,M,s,及抗滑力矩,M,r,分别为：,1.,土的剪切强度指标的选用,;,2.,安全系数的选用,;,3.,成层土边坡的稳定安全系数计算,;,4,坡顶开裂时的稳定性,;,5.,渗流对土坡稳定的影响,;,6.,按有效应力分析土坡稳定,;,7.,地震对土坡稳定的影响,.,工程中的土坡稳定性计算,主要学习了土坡失稳的机理、土坡整体稳定分析方法与工,程实用分析方法,条分法,等内容。,在工程建设中常会遇到土坡稳定性问题，如道路路堤，基,坑的放坡开挖和山体边坡等。边坡由于丧失稳定性而滑动，称,为“,滑坡,”。滑坡是一种常见的工程现象，发生滑坡将会造成严,重的工程事故，故应对土坡进行稳定性验算，必要时采取适当,的工程措施。,土坡失稳是土体内部应力状态发生显著改变的结果。对砂,土土坡，其滑动面可假设为,平面,，通过滑动平面上的受力平衡,条件导出其土坡稳定安全系数的验算公式；对均质粘土土坡可,以采用,圆弧滑动面,假设用整体稳定分析方法进行验算；对成层,本章小结,土粘土土坡，一般可采用,条分法,进行分析计算。土坡稳定验算,安全系数与滑动面位置有关，故需要求出,最危险,圆心位置对应,的,最小,安全系数。,本章小结,