lectures土坡稳定性.pptx

第第7 7章章 重点内容重点内容1.了解了解土坡稳定性土坡稳定性的基本概念的基本概念2.了了解解无无黏黏性性土土坡坡和和黏黏性性土土坡坡稳稳定定性性分分析的基本原理析的基本原理第第7 7章章 土坡稳定性土坡稳定性 第第1节节 概述概述 第第2节节 均质无黏性土坡的稳定性均质无黏性土坡的稳定性 第第3节节 黏性土坡的稳定性黏性土坡的稳定性 第第4节节 复杂条件下的土坡稳定性复杂条件下的土坡稳定性 概概 述述边坡稳定分析对象：边坡稳定分析对象：土质、岩质边坡土质、岩质边坡土坡：具有倾斜面的土体土坡：具有倾斜面的土体坡肩坡肩 坡顶坡顶坡面坡面坡角坡角坡趾坡趾坡坡高高坡底坡底坡度：坡度：1:m 土坡稳定性土坡稳定性-概概 述述 简单土坡示意图简单土坡示意图天然土坡天然土坡 江、河、湖、海岸坡江、河、湖、海岸坡 山、岭、丘、岗、天然坡山、岭、丘、岗、天然坡人工土坡人工土坡 挖方：沟、渠、坑、池挖方：沟、渠、坑、池 填方：堤、坝、路基、堆料填方：堤、坝、路基、堆料 土坡稳定性土坡稳定性-概概 述述 1 1天然土坡天然土坡 江、河、湖、海岸坡江、河、湖、海岸坡土坡：具有倾斜面的土体土坡：具有倾斜面的土体 土坡稳定性土坡稳定性-概概 述述贵州洪家渡 山、岭、丘、岗、天然坡山、岭、丘、岗、天然坡1 1天然土坡天然土坡 土坡稳定性土坡稳定性-概概 述述2 2人工土坡人工土坡 挖方：沟、渠、坑、池挖方：沟、渠、坑、池露露露露天天天天矿矿矿矿 土坡稳定性土坡稳定性-概概 述述2 2人工土坡人工土坡 填方：堤、坝、路基、堆料小浪底土石坝 土坡稳定性土坡稳定性-概概 述述 土坡稳定性土坡稳定性-概概 述述滑坡：一部分土体相对于另一部分土体滑动滑坡：一部分土体相对于另一部分土体滑动 滑坡的主要形式滑坡的主要形式10 香港宝城大厦滑坡倒塌香港宝城大厦滑坡倒塌1972年年当场死亡当场死亡120人人原因：原因：山坡上残积山坡上残积土本身强度土本身强度较低，加之较低，加之雨水入渗使雨水入渗使其强度进一其强度进一步大大降低，步大大降低，使得使得土体滑动力土体滑动力超过土的强超过土的强度，于是山度，于是山坡土体发生坡土体发生滑动。滑动。土坡稳定性土坡稳定性-概概 述述的的因因素素造造成成土土坡坡失失稳稳内在因素：内在因素：土体自身抗剪强度土体自身抗剪强度 的降低的降低外在因素：外在因素：剪应力的增加剪应力的增加 简单土坡简单土坡：土坡的顶面和底面都是水平：土坡的顶面和底面都是水平的，并伸至无穷远，土坡由均质土组成。的，并伸至无穷远，土坡由均质土组成。概概 述述滑坡原因滑坡原因1）振动：地震、爆破）振动：地震、爆破2）土中水位升、降）土中水位升、降4）水流冲刷：使坡脚变陡）水流冲刷：使坡脚变陡5）冻融：冻胀力及融化含水量升高）冻融：冻胀力及融化含水量升高6）人工开挖：基坑、船闸、坝肩、隧洞出入口）人工开挖：基坑、船闸、坝肩、隧洞出入口3）降雨引起渗流、软化）降雨引起渗流、软化 土坡稳定性土坡稳定性-概概 述述第第7 7章章 土坡稳定性土坡稳定性 第第1节节 概述概述 第第2节节 均质无黏性土坡的稳定性均质无黏性土坡的稳定性 第第3节节 黏性土坡的稳定性黏性土坡的稳定性 第第4节节 复杂条件下的土坡稳定性复杂条件下的土坡稳定性无黏性土坡的稳定分析无黏性土坡的稳定分析1）微单元）微单元A自重自重:W=V破坏形式：表面浅层滑动破坏形式：表面浅层滑动2）沿坡滑动力：）沿坡滑动力：3）对坡面压力：）对坡面压力：4）抗滑力：）抗滑力：5）抗滑安全系数：）抗滑安全系数：WTN 坡与水平夹角为坡与水平夹角为 砂土内摩擦角为砂土内摩擦角为 WTfNA 均质无黏性土坡的稳定性均质无黏性土坡的稳定性当当=时时，K=1.0，天天然然休休止角止角安全系数与土容重安全系数与土容重 无关无关与所选的微单元大小无关与所选的微单元大小无关 坡内任一点或平行于坡的任一滑裂面坡内任一点或平行于坡的任一滑裂面上安全系数上安全系数K K都相等都相等 均质无黏性土坡的稳定性均质无黏性土坡的稳定性第第7 7章章 土坡稳定性土坡稳定性 第第1节节 概述概述 第第2节节 均质无黏性土坡的稳定性均质无黏性土坡的稳定性 第第3节节 黏性土坡的稳定性黏性土坡的稳定性 第第4节节 复杂条件下的土坡稳定性复杂条件下的土坡稳定性黏性土坡的稳定分析黏性土坡的稳定分析破坏特点破坏特点OR由于存在粘聚力由于存在粘聚力C，与无粘性土坡不同；，与无粘性土坡不同；其危险滑裂面位置在土坡深处；其危险滑裂面位置在土坡深处；对对于于均均匀匀土土坡坡，在在平平面面应应变变条条件件下下，其其滑滑动动面面可可用用一一圆弧（圆柱面）近似。圆弧（圆柱面）近似。黏性土坡的稳定性黏性土坡的稳定性1 圆弧滑动法圆弧滑动法2 瑞典条分法瑞典条分法3 毕肖普条分法毕肖普条分法4 简布条分法简布条分法计算方法：计算方法：黏性土坡的稳定性黏性土坡的稳定性1 圆弧滑动法（圆弧滑动法（瑞典圆弧法瑞典圆弧法）均质土均质土 二维二维 圆弧滑动面圆弧滑动面 滑动土体呈刚性转动滑动土体呈刚性转动 在滑动面上处于极限平衡条件在滑动面上处于极限平衡条件假设条件假设条件OR 黏性土坡的稳定性黏性土坡的稳定性ORCBA平衡条件平衡条件（各力对圆心（各力对圆心O的力矩平衡）的力矩平衡）(1)滑动力矩：滑动力矩：(3)安全系数：安全系数：当当=0（粘土不排水强度）时，（粘土不排水强度）时，注注：（其中（其中 是未知函数）是未知函数）(2)抗滑力矩：抗滑力矩：dW 黏性土坡的稳定性黏性土坡的稳定性讨论：讨论：ORdCBAW 1 当当 0 时时，n 是是 l(x,y)的的函函数数，无法得到无法得到 K 的理论解的理论解2 2 其中圆心其中圆心 O 及半径及半径 R R 是任意假设的，还必须计算若是任意假设的，还必须计算若干组（干组（O,R,R）找到最小安全系数）找到最小安全系数 最可能滑动面最可能滑动面3 3 适用于饱和软粘土，即适用于饱和软粘土，即 =0 情况情况 黏性土坡的稳定性黏性土坡的稳定性ORdCBAW 2 条分法的基本原理及分析条分法的基本原理及分析源起源起整体圆弧法整体圆弧法：n 是是 l(x,y)的函数的函数思路思路离散化离散化分条分条条分法条分法AORC ibB-2-101234567 黏性土坡的稳定性黏性土坡的稳定性安全系数定义安全系数定义AORC ibB-2-101234567TiNi 黏性土坡的稳定性黏性土坡的稳定性PiHiTiNi ihi+1WiPi+1Hi+1未知数：未知数：条块间力条块间力作用点位置作用点位置2(n-1)+(n-1)3n-3滑动面上的力滑动面上的力作用点位置作用点位置3n安全系数安全系数 K1方程数：方程数：静力平衡静力平衡力矩平衡力矩平衡3n滑动面上极限平衡条件滑动面上极限平衡条件n4n6n-2 未知数方程数未知数方程数2n-2 hi 黏性土坡的稳定性黏性土坡的稳定性3 瑞典条分法（简单条分法）瑞典条分法（简单条分法）忽略所有条间作用力：忽略所有条间作用力：2(n-1)+(n-1)3n-34n-3PiHiTiNi ihi+1WiPi+1Hi+1hi假定滑动面上作用点位置：假定滑动面上作用点位置：n 未知数未知数:2n+1 方程数方程数:4n 假定：假定：圆弧滑裂面；不考虑条间力圆弧滑裂面；不考虑条间力 黏性土坡的稳定性黏性土坡的稳定性径向力平衡：径向力平衡：TiNi iWiAORC ibB-2-101234567极限平衡条件：极限平衡条件：整体对圆心的力矩平衡：整体对圆心的力矩平衡：滑动力矩滑动力矩=抗滑力矩抗滑力矩显式显式表达表达 黏性土坡的稳定性黏性土坡的稳定性圆心圆心 O，半径，半径 R（如图）（如图）分条：分条：b=R/10编号：过圆心垂编号：过圆心垂线为线为 0#条中线条中线列表计算列表计算 li Wi i变化圆心变化圆心 O 和半径和半径 RK 最小最小ENDTiNi iWiAORC ibB-2-101234567计计算算步步骤骤 黏性土坡的稳定性黏性土坡的稳定性瑞典条分法的讨论瑞典条分法的讨论TiNi iWiAORC ibB-2-101234567(1)(1)一些平衡条件不能满足一些平衡条件不能满足 未知数未知数:2n+1 方程数方程数:4n 对对0#0#土条土条T0N0W0 0 黏性土坡的稳定性黏性土坡的稳定性瑞典条分法的讨论瑞典条分法的讨论AORC ibB-2-101234567(2)(2)假设圆弧滑裂面，与实际滑裂假设圆弧滑裂面，与实际滑裂面有差别面有差别 忽略条间力，使得计算安全系数忽略条间力，使得计算安全系数 K 偏小偏小 假设圆弧滑裂面，使假设圆弧滑裂面，使 K 偏大偏大最终结果是最终结果是 K偏小，偏小，越大越大 K 越偏小越偏小一般情况下，一般情况下，K K偏小偏小 10%10%左右左右工程应用中偏于安全 黏性土坡的稳定性黏性土坡的稳定性第第7 7章章 土坡稳定性土坡稳定性 第第1节节 概述概述 第第2节节 均质无黏性土坡的稳定性均质无黏性土坡的稳定性 第第3节节 黏性土坡的稳定性黏性土坡的稳定性 第第4节节 复杂条件下的土坡稳定性（自学）复杂条件下的土坡稳定性（自学）第第7 7章章 重点内容重点内容1.了解了解土坡土坡和和地基稳定性地基稳定性的基本概念的基本概念2.了了解解无无黏黏性性土土坡坡和和黏黏性性土土坡坡稳稳定定性性分分析的基本原理析的基本原理