土力学 教学课件 作者 张春梅 第9章土坡稳定性分析.ppt

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1、第9章土坡稳定性分析9.1概述9.2无粘性土坡的稳定分析9.3粘性土坡的稳定分析9.4土坡稳定分析的几个问题9.5滑坡的防治原则与措施9.6加筋土挡墙简介主要内容9.1概述9.1.1土坡与滑坡的概念土坡是由自然地质作用或人工形成的具有倾斜坡面的土体。坡体图9.1土坡与滑坡的要素（a）土坡（b）滑坡9.1.2土坡滑动失稳的形式土体的滑动一般系指土坡在一定范围内整体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳定性。大量观察资料表明均质粘性土坡失稳时滑动面一般近似于圆柱面，故在横断面上呈近似圆弧线，如图9.1

2、（b）所示；砂性土坡失稳时滑动面通常近似于平面，故在横断面上呈直线。土坡沿走向往往有一定长度，故土坡的稳定性分析可按平面应变问题来处理。滑坡举例：滑坡举例：三峡库区千将坪滑坡全貌照片9.1.3土坡失稳滑动的原因1．土坡失稳的内因主要有：（1）坡体的土质（2）坡体的土层结构（3）坡体的外形2．土坡失稳的外因主要有：（1）降水或地下水的作用（2）振动的作用（3）人为作用9.2无粘性土坡的稳定分析9.2.1均质无渗流的干坡和水下坡(a)自然休止角（b）坡面颗粒的受力图9.2无粘性土坡9.2.2有渗流时的

3、无粘性土坡图9.3有渗流作用的无粘性土坡若土单元体积为V，其有效的重量为分析这块土骨架的稳定性，作用在土骨架上的渗透力为:下滑力：坡面的正压力：则土体滑动稳定性系数：9.2.2有渗流时的无粘性土坡若水流在逸出段顺着坡面流动，则，此时，有水力坡度，稳定系数：由上可见，当坡面存在顺坡渗流作用时，无粘性土坡的稳定性系数将降低一半。因此，要保持同样的安全度，有渗流逸出的坡角要比没有渗流逸出的坡角要小得多。9.2.2有渗流时的无粘性土坡例题9.1一均质无粘性土坡，土的饱和重度为，内摩擦角，若要求这个土坡的稳

4、定性系数，试问在干破或完全浸水情况下和坡面有顺坡渗流时其坡角分别应为多少？由此可得出什么结论？解：干坡或完全浸水时，由式（9.1）得有顺坡渗流时，由式（9.5）得结论：在同样稳定性要求的情况下，有渗流作用的土坡与无渗流作用的土坡相比，其坡角要小得多。原来保持稳定的土坡，当有渗流作用时很有可能发生滑动。9.3粘性土坡的稳定分析均质粘性土坡由于剪切而破坏的滑动面大多数为一曲面，一般在破坏前坡顶先有张裂缝发生，继而沿某一曲线产生整体滑动。如图所示，粘性土坡稳定性分析常用的方法有：整体圆弧滑动法、瑞典条分

5、法、毕肖普条分法、简布法等。图9.4粘性土坡的滑动面9.3.1整体圆弧滑动法按平面问题考虑，将滑动面以上土体看作刚体，并以它为脱离体，分析在极限平衡条件下其上各种作用力，而以整个滑动面上的平均抗剪强度与平均剪应力之比来定义土坡的安全系数。9.3.1整体圆弧滑动法对于均质粘性土坡，计算时假定滑动面为圆柱面，截面为圆弧，其安全系数也可用滑动面上的最大抗滑力矩Mf与滑动力矩M之比来定义。9.3.1整体圆弧滑动法当滑面与坡面包围的滑体保持稳定时必须满足力矩平衡条件，即9.3.1整体圆弧滑动法裂缝高度可按朗

6、肯理论中主动土压力计算拉力区高度的方法进行计算，滑弧长度减小到A′C。如果裂缝中有积水，还要考虑静水压力对土坡稳定的不利影响。右图为饱和粘土在不排水剪条件下φu等于零的情况。9.3.2条分法计算原理1．方法原理注:无法求理论解，是一个边值问题，应通过数值计算解决。一个简化解决方法是将滑动土体分成条—条分法。实际是一种离散化计算方法整体圆弧法：n是l(x,y)的函数AORCsbB-2-101234567条分法是将滑动土体竖直分成若干土条，把土条当成刚体，分别求作用于各土条上的力对圆心的滑动力矩和

7、抗滑力矩，然后按下式求土坡的稳定安全系数Fs：9.3.2条分法计算原理WihiPihi+1Pi+1Hi+1NiTiHi2.条分法中的求解条件第i土条的作用力9.3.2条分法计算原理Wi是已知的作用在土条体底部的力与作用点：NiTiti共3n个作用在边界上的力及作用点：PiHihi共3(n-1)个（两端边界是已知的）假设总体安全系数为Fs(且每条Fs都相等)Fs共1个未知数合计=3n+3(n-1)+1=6n-2n条土的未知量数目WihiPihi+1Pi+1Hi+1NiTiHi9.3.2条分法计算原理

8、各条：水平向静力平衡条件：x=0共n个垂直向静力平衡条件：y=0共n个力矩平衡条件：M0=0共n个在n个滑动面上各条处于极限平衡条件：共n个求解条件共4n个9.3.2条分法计算原理由于未知数为6n-2个求解条件为4n个二者相差(2n-2)因而出现了不同的假设条件，对应不同计算方法整体圆弧法：n=1,6n-2=4个未知数，4个方程简单(瑞典)条分法：Pi=Hi=hi=0,ti=li/2共2（n+1）个未知数其他方法：毕肖普法、简布法等大多是假设力作用点位置或忽略一些条间力3.不