常用的边坡稳定性分析方法

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1、常用的边坡稳定性分析方法土坡就是具有倾斜坡面的土体。土坡有天然土坡，也有人工土坡。天然土坡是由于地质作用自然形成的土坡，如山坡、江河的岸坡等；人工土坡是经过人工挖、填的土工建筑物，如基坑、渠道、土坝、路堤等的边坡。本章主要学习目前常用的边坡稳定分析方法，学习要点也是与土的抗剪强度有关的问题。第一节概述学习土坡的类型及常见的滑坡现象。一、无粘性土坡稳定分析学习两种情况下(全干或全淹没情况、有渗透情况)无粘性土坡稳定分析方法。要求掌握无粘性土坡稳定安全系数的定义及推导过程，坡面有顺坡渗流作用下与全干或全淹没情况相比无粘性土土坡的稳定安全系数有何联系。二、粘性

2、土坡的稳定分析学习其整体圆弧法、瑞典条分法、毕肖甫法、普遍条分法、有限元法等方法在粘性土稳定分析中的应用。要求掌握圆弧法进行土坡稳定分析及几种特殊条件下土坡稳定分析计算。三、边坡稳定分析的总应力法和有效应力法学习稳定渗流期、施工期、地震期边坡稳定分析方法。四、土坡稳定分析讨论学习讨论三个问题：土坡稳定分析中计算方法问题、强度指标的选用问题和容许安全系数问题。第二节基本概念与基本原理一、基本概念1．天然土坡(naturalsoilslope)：由长期自然地质营力作用形成的土坡，称为天然土坡。2．人工土坡(artificialsoilslope)：人工挖方或

3、填方形成的土坡，称为人工土坡。3．滑坡(landslide)：土坡中一部分土体对另一部分土体产生相对位移，以至丧失原有稳定性的现象。4．圆弧滑动法(circleslipmethod)：在工程设计中常假定土坡滑动面为圆弧面，建立这一假定的稳定分析方法，称为圆弧滑动法。它是极限平衡法的一种常用分析方法。二、基本规律与基本原理（一）土坡失稳原因分析土坡的失稳受内部和外部因素制约，当超过土体平衡条件时，土坡便发生失稳现象。1．产生滑动的内部因素主要有：筑龙网WWW.ZHULONG.COM（1）斜坡的土质：各种土质的抗剪强度、抗水能力是不一样的，如钙质或石膏质胶结

4、的土、湿陷性黄土等，遇水后软化，使原来的强度降低很多。（2）斜坡的土层结构：如在斜坡上堆有较厚的土层，特别是当下伏土层(或岩层)不透水时，容易在交界上发生滑动。（3）斜坡的外形：突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下缓的凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，当土坡不高时尚可直立，但随时间和气候的变化，也会逐渐塌落。2．促使滑动的外部因素（1）降水或地下水的作用：持续的降雨或地下水渗入土层中，使土中含水量增高，土中易溶盐溶解，土质变软，强度降低；还可使土的重度增加，以及孔隙水压力的产生，使土体作用有动、静水压力，促使土体失稳，故设计斜坡应针对这些原因，采用相应的

5、排水措施。（2）振动的作用：如地震的反复作用下，砂土极易发生液化；粘性土，振动时易使土的结1构破坏，从而降低土的抗剪强度；施工打桩或爆破，由于振动也可使邻近土坡变形或失稳等。（3）人为影响：由于人类不合理地开挖，特别是开挖坡脚；或开挖基坑、沟渠、道路边坡时将弃土堆在坡顶附近；在斜坡上建房或堆放重物时，都可引起斜坡变形破坏。（二）无粘性土坡稳定性分析1．干的无粘性土坡处于不渗水的砂、砾、卵石组成的无粘性土坡，只要坡面上颗粒能保持稳定，那么整个土坡便是稳定的。图9—1（见教材）为有均质无粘性土坡，坡角为β，自坡面上取一单元土体，其重量为W，由W引起的顺坡向下

6、的滑力为T＝Wsinβ，对下滑单元体的阻力为Tf＝Ntgφ＝Wcosβtgφ(式中φ为无粘性土的内摩擦角)，因此，无粘性土坡的稳定系数为：TfWcosβtgϕtgϕK===TWsinβtgβ由此可得如下结论：当β＝φ时，K＝1，土坡处于极限稳定状态，此时的坡角β为自然休止角；无粘性土坡的稳定性与坡高无关，仅取决与βt角，当β＜φ时，K＞1，土坡稳定。2．有渗流作用的无粘性土坡有渗流作用的无粘性土坡，因受到渗透水流的作用，滑动力加大，抗滑力减小，见图沿渗流逸出方向的渗透力为J＝i×rw由J对单元土体产生的下滑分力和法向分力分别为i×rwCOS(β一θ)ir

7、wsin(β－θ)其中：I：为渗透水力坡降；rw：为水的重度；θ：渗流方向与水平面的夹角。因土渗水，其重量采用浮重度r’进行计算，故其稳定系数为[r'cosβ−irsin(β−θ)]tgϕwk=r'sinβ+ircos(β−θ)w当渗流方向为顺坡时，θ＝β，i=sinβ,则其K为r'tgϕk=rtgβsatr'式中≈1，说明渗流方向为顺坡时，无粘性土坡的稳定系数与干坡相比，将降低筑龙网WWW.ZHULONG.COMrsat1/2。当渗流方向为水平逸出坡面时，θ＝0，i=tgβ,则K为2(r'−rtgβ)_tgϕwk=(r'+r)tgβw2r'−rtgβ1

8、w式中<，说明与干坡相比下降了一半多。r'+r2w上述分析说明，有渗流情况下无粘