土坡稳定分析中的几个问题ppt.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,*,土坡稳定分析中的几个问题,1.关于孔隙水压力,瑞典条分法,总应力法,用总应力强度指标，容重为,h,i,b,W,N,土重看成饱和重，再减去滑面上的水压力；,土重看成浮重，不减水压力,有效应力法,用有效应力强度指标,理应可超静孔隙水压力，也可总水压力，只要重量配套,h,i,b,W,N,后者对。,瑞典法，u 必须是指超静孔隙水压力；,不能看作总水压力，用饱和重。这是瑞典法存在问题。,简化毕肖普公式,饱和重，减水压力,浮重，不减水压力,毕肖普法：可以将孔压理解为超静水压力，也可以理解为总水压力，,只要重力计算与之配套，都能得出正确的滑面有效法向应力。,有渗流时,瑞典法，孔压理解为超静孔隙水压力,下水位作为静水位,上水位作为静水位,瑞典法，以静水位来定超静水压力存在两个问题：,有上下两个水位，解不唯一；,对稳定渗流情况仍存在超静水压力，与用固结排水剪强度不一致。,总应力法,建议：,有渗流情况，超静水压力理解为超稳定水压力,“静”，流动状态下的静。,稳定渗流的浸润线与静水面等同，固结完成，超静水压力为,0,。,总应力有效应力,用固结排水剪强度指标。,安全系数公式中，滑面法向应力要用固结应力，土条重为有效重,2.渗流对土坡的稳定的影响,影响：,（1）能引起滑动力（矩）,（2）会影响抗滑力（矩）,两类分析方法：1）渗透力法,取土骨架为脱离体，土重取浮容重,（2）边界水压力法,取土骨架和水的共同体为脱离体，,土重取饱和容重，考虑滑动体边界上的水压力。,渗透力法,边界水压力法,坡外水位以上水重引起力矩,渗透力对圆心的力矩,忽略渗透力对抗滑力影响,替代容重法,超稳定水压力的概念,实际水压力为，,土条的有效重为,超静水压力=0。,在 作用下已稳定,3.拟静力法的存在问题,瑞典法,（1）水平地震力对抗滑力矩的影响,Q是体积力，会影响滑面法向力,它作用在土条形心,不能向下移置于该土条的底面,只能沿着水平线作用到滑面上,安全系数偏大。,简化毕肖普,毕肖普,E,i+1,X,i+1,E,i,X,i,W,T,N,水平地震力Q,会影响,X,影响T和N,不可令,X0,X,E,W,T,N,（2）坡外动水压力的影响,水平地震力Q与土条重成正比，坡外水位以下用饱和重还是浮重？,浮重？孔隙中的水是被土骨架带着一起振动的，当然也受地震力。,饱和重？水库中有水与没有水，地震反应一个样。,仍然有待研究,虎跳峡 h265m,坡外水位以下,饱和容重,坡外水位以下,浮容重,规范容许值,拟静力安全系数,1.14,1.30,1.20,（3）地基中的水平地震力的影响,摩擦角较小时,滑弧取得愈深，滑动力矩愈大，安全系数愈小,容重11.0 kN/m,3,，c10kPa，,只要R24.2m，即滑弧深大于12.1m，弓形体就要滑出地面，而且画的滑弧愈大，滑出的可能性愈大。,9度地震（地震系数0.4）,综合影响系数.025,设,设,4.拟静力法的改进,N,i,T,i,O,R,Q,j,N,j,O,R,T,j,a,A.水平地震力对抗滑力矩影响,W,i,W,i,土坡高5m，坡比1:1.5，容重11.0 kN/m,3,，c20kPa，,地震烈度为9度。,方法,地震惯性力,抗滑力矩为,安全系数,竖向条分,15.4 kN,7.79 kN-m,1.43,水平条分,16.16 kN,17.38 kN-m,1.37,土坡高5m，坡比1:1,容重11.0 kN/m,3,c10kPa,容重11.0 kN/m,3,c10kPa，,方法,地震惯性力,抗滑力矩为,安全系数,竖向条分,5.16 kN-m,1.072,水平条分,52.12 kN-m,0.893,地震烈度为8度。,提出以下可能的改进方法：,（1）假定地基弓形体上的地震力不引起危险滑面的改变,（2）假定地基弓形体上的地震力对土坡稳定性无影响,（3）假定地基土的综合影响系数随土的强度减小而减小,B.弓形体上的地震力,5.有限元法土坡稳定分析,有限元法用于土坡稳定分析的优点：,滑动面上的计算应力比较真实,可考虑应力应变的非线性和弹塑性。拟静力条分法，存在不少问题，用有限元法计算滑面应力能合理解决。,将稳定和位移的发展联系起来,现场测出位移的发展，可估计安全系数，这对施工中检测和控制边坡的稳定性是十分重要的。,浸水时会发生变形对边坡稳定性影响,膨胀土和黄土边坡，滑面上下变形不均就会剪应力。,滑面有限元应力分析法,有限元土坡稳定分析方法,有限元强度折减法,圆弧滑面,安全系数定义,非圆弧滑面,动态规划法,模式搜索法,F,=,(,c,+,tan,),K,s,f,t,D,D,L,L,现状,应力水平法,直接方法,（1）应力水平法,1,.,0,应力水平法误差较大,现状,（2）滑面有限元应力法,现状,圆弧滑面,B,n+1,A,Y,i,1,Ri,i,i+1,k,j,Si,j,k,.i,i+1.,动态规划法,非圆弧滑面,现状,直接算出滑面上的应力,有限元圆弧滑动法,圆弧滑面,（殷宗泽，吕擎峰）,F,c,+,tan,),K,s,f,t,D,D,L,L,局部滑动带细化,给定圆心坐标(x,0,y,0,),网格剖分,有限元计算,计算局部最,小安全系数,搜索全局最,小安全系数,计算过程,Bishop法的最小安全系数为1.85,最小安全系数为1.86,土层的双曲线模型参数,(,kN/m,3,),(),C(kPa),R,f,K,n,G,F,D,22,28,30,0.8,150,0.40,0.35,0.01,1.0,算例,圆弧滑动有限元法,毕肖普法,上游坡,2.31,2.37,下游坡,2.23,2.26,长河坝 h240m,算例,（4）强度折减法,令,试算，令 从1.0开始逐步增大，算得的位移逐步增大，破坏单元逐步增多，乃至最后达到整体失稳。这时的 就是真正的安全系数,关键用什么标准来判别整体失稳,（1）最大节点水平位移达到某值,（2）作迭代计算时达到不收敛,仍然有待研究,6.安全系数的定义,1,（瑞典法）,2,（毕肖普等）,3,（局部）,4,5,（有限元）,6,局部安全系数的加权平均（有限元）,E,i+1,X,i+1,E,i,X,i,W,T,N,X,E,W,T,N,毕肖普定义,刚体,整体及每一个分体,强度发挥程度一致,X,E,W,T,N,平均意味着各土条,强度发挥程度不一致,为什么各土条的剪应力正好等于,谢 谢,