第10章邊坡穩(wěn)定性ppt課件

1、 坡頂坡面坡角坡趾坡高具有傾斜面臨空面的土體具有傾斜面臨空面的土體土坡土坡土質(zhì)均一，坡度不變，無地下水土質(zhì)均一，坡度不變，無地下水簡單土坡簡單土坡坡肩v1 1天然土坡天然土坡 江、河、湖、海岸坡江、河、湖、海岸坡v1 1天然土坡天然土坡貴州洪家渡 山、嶺、丘、崗、天然坡v2人工土坡人工土坡 挖方：溝、渠、坑、池挖方：溝、渠、坑、池露露天天礦礦v2人工土坡人工土坡 填方：堤、壩、路基、堆料填方：堤、壩、路基、堆料土坡喪失其原有穩(wěn)定性，一部分土體相對與另土坡喪失其原有穩(wěn)定性，一部分土體相對與另一部分土體滑動的現(xiàn)象稱滑坡。一部分土體滑動的現(xiàn)象稱滑坡?；禄禄碌母驹蚧碌母驹? 邊坡中土體

2、內(nèi)部某個面上的剪應(yīng)邊坡中土體內(nèi)部某個面上的剪應(yīng)力達到了它的抗剪強度。力達到了它的抗剪強度?；禄禄碌男问交碌男问交虑罢髡祝浩马斚鲁粒履_隆起?；虑罢髡祝浩马斚鲁粒履_隆起。邊坡穩(wěn)定的因素：邊坡穩(wěn)定的因素：1.土體的類型：土體的類型： c、 大，土坡安全；大，土坡安全；2.邊坡的幾何形狀：坡高越高、坡角越大越不安全；邊坡的幾何形狀：坡高越高、坡角越大越不安全；3.荷載：荷載：4.土體中水的影響：土體中水的影響：降雨、蓄水、使巖土軟化；水流沖刷使坡腳變陡；降雨、蓄水、使巖土軟化；水流沖刷使坡腳變陡；存在滲透力；存在滲透力；5.振動：爆破、地震引起土體抗剪強度減小。振動：爆破、地震引起土體

3、抗剪強度減小。的因素的因素造成土坡失穩(wěn)造成土坡失穩(wěn)內(nèi)在因素：土體自身抗剪強度的降低內(nèi)在因素：土體自身抗剪強度的降低外在因素：剪應(yīng)力的增加外在因素：剪應(yīng)力的增加2019 年發(fā)生在美國加州的年發(fā)生在美國加州的 La Conchita ，因居民已提前撤離，因居民已提前撤離，固未造成人員傷亡固未造成人員傷亡城市中的滑坡問題香港，重慶）填方挖方1972年香港寶城大廈因滑坡倒塌年香港寶城大廈因滑坡倒塌江岸滑坡江岸滑坡開挖和填筑引起滑坡開挖和填筑引起滑坡滑動面形狀：滑動面形狀：n無粘性土無粘性土: 平面平面 Rupture plane Slope in cohesionless soil 破裂面破裂面n均質(zhì)

4、粘性土均質(zhì)粘性土: 光滑曲面，圓弧光滑曲面，圓弧非均質(zhì)粘性土非均質(zhì)粘性土: 復(fù)合滑動面復(fù)合滑動面 由多種土層組成或含軟弱夾層的邊坡若發(fā)生滑坡，由多種土層組成或含軟弱夾層的邊坡若發(fā)生滑坡，滑面形態(tài)復(fù)雜，一般稱作復(fù)合滑面，復(fù)合滑面具滑面形態(tài)復(fù)雜，一般稱作復(fù)合滑面，復(fù)合滑面具體形態(tài)要分析實際土層組成來預(yù)測體形態(tài)要分析實際土層組成來預(yù)測. TT均質(zhì)的無粘性土土均質(zhì)的無粘性土土坡，在干燥或完全坡，在干燥或完全浸水條件下，土粒浸水條件下，土粒間無粘結(jié)力間無粘結(jié)力 只要位于坡面上的土單只要位于坡面上的土單元體能夠保持穩(wěn)定，則元體能夠保持穩(wěn)定，則整個坡面就是穩(wěn)定的整個坡面就是穩(wěn)定的 單元體單元體穩(wěn)定穩(wěn)定TT土

5、坡整土坡整體穩(wěn)定體穩(wěn)定NW10.2 10.2 無粘性土坡的穩(wěn)定性無粘性土坡的穩(wěn)定性 W邊坡上土單元自重為邊坡上土單元自重為cosWz下滑力下滑力:抗滑力抗滑力安全系數(shù)安全系數(shù)costantansintansWFW抗滑力下滑力取取 K=1K=1得得tantan（天然休止角）（天然休止角）T所以當(dāng)坡角小于土的內(nèi)摩擦角時邊坡穩(wěn)定所以當(dāng)坡角小于土的內(nèi)摩擦角時邊坡穩(wěn)定.均質(zhì)無粘性土坡均質(zhì)無粘性土坡sinWT cosWNNtancos tanWNTtantansintancosWWTTK為了保證土坡具有為了保證土坡具有足夠的安全儲備，足夠的安全儲備，可取可取K=1.3K=1.31.51.5思索：簡單無粘性

6、土的邊坡穩(wěn)定性主要取決于思索：簡單無粘性土的邊坡穩(wěn)定性主要取決于 (A) (A) 坡角坡角 (B) (B) 坡高坡高 (C) (C) 坡角和坡高坡角和坡高WTTN穩(wěn)定條件：穩(wěn)定條件：T (T)sinTcosNsinwwiJ砂土的內(nèi)砂土的內(nèi)摩擦角摩擦角tancostan NT抗滑力與滑抗滑力與滑動力的比值動力的比值 安全系數(shù)安全系數(shù)tantansinsintancossatwJTTKJ有滲流情況下的無粘性土土坡穩(wěn)定順坡滲流）有滲流情況下的無粘性土土坡穩(wěn)定順坡滲流）10.3 粘性土土坡的穩(wěn)定性粘性土土坡的穩(wěn)定性粘性土顆粒之間存在粘結(jié)力，導(dǎo)致土坡整塊下滑趨勢。粘性土顆粒之間存在粘結(jié)力，導(dǎo)致土坡整塊下

7、滑趨勢。 均質(zhì)粘性土坡發(fā)生滑坡時，其滑動面形狀大多數(shù)為一近似于圓弧面的曲面。為了簡化，在進行理論分析時通常采用圓弧面計算。圓弧滑動面圓弧滑動面: : 坡腳圓坡腳圓 坡面圓坡面圓 中點圓中點圓圖圖10-4 均質(zhì)粘性土層中的滑動面均質(zhì)粘性土層中的滑動面a) 坡腳圓坡腳圓 b)坡面圓坡面圓 c)中點圓中點圓10.3.1 10.3.1 整體圓弧滑動法整體圓弧滑動法 假定滑動面為圓柱面，截面為圓假定滑動面為圓柱面，截面為圓弧，利用土體極限平衡條件下的弧，利用土體極限平衡條件下的受力情況：受力情況： WaRLKf滑動力矩抗滑力矩1. 基本原理基本原理L滑動圓弧AD的長度 NfWROCaADBtancf對飽

8、和粘土，在不排水剪條件下：對飽和粘土，在不排水剪條件下：WaRLcKcuufu ,0即2. Fellenius 2. Fellenius 確定最危險滑動面圓心的方法確定最危險滑動面圓心的方法對于均質(zhì)粘性土對于均質(zhì)粘性土土坡，其最危險土坡，其最危險滑動面通過坡腳滑動面通過坡腳 =0 0 1)1)圓心位置在圓心位置在EOEO的延長線上的延長線上2)2)有時不一定在有時不一定在EDED的延長線上，的延長線上，可能在其左右附近可能在其左右附近 確定最危險滑動面圓心位置確定最危險滑動面圓心位置圓心位置由圓心位置由11，22確定確定( (表表10-1)10-1)3. 3. 穩(wěn)定數(shù)法穩(wěn)定數(shù)法土坡的穩(wěn)定性相關(guān)

9、因素土坡的穩(wěn)定性相關(guān)因素抗剪強度指標(biāo)抗剪強度指標(biāo)c c 和和、重度重度、土坡的坡角、土坡的坡角 和坡高和坡高h h泰勒泰勒Taylor,D.WTaylor,D.W，19371937用圖表表達影用圖表表達影響因素的相互關(guān)系響因素的相互關(guān)系 hcNs穩(wěn)定因數(shù)穩(wěn)定因數(shù)土坡的臨界高土坡的臨界高度或極限高度度或極限高度 根據(jù)不同的根據(jù)不同的 繪出繪出 與與NsNs的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線 泰勒圖表法適宜解決簡單土坡穩(wěn)定分析的問題：泰勒圖表法適宜解決簡單土坡穩(wěn)定分析的問題：已知坡角已知坡角及土的指標(biāo)及土的指標(biāo)c c、，求穩(wěn)定的坡高，求穩(wěn)定的坡高H H；已知坡高已知坡高H H及土的指標(biāo)及土的指標(biāo)c c、，求穩(wěn)定

10、的坡角，求穩(wěn)定的坡角。10.3.2 10.3.2 瑞典條分法瑞典條分法efcdiiOCRABH對于非均質(zhì)土坡或比較復(fù)雜對于非均質(zhì)土坡或比較復(fù)雜的土坡的土坡 、 0 0的粘性土土的粘性土土坡，土體分層情況時，要確坡，土體分層情況時，要確定滑動土體的重量及其重心定滑動土體的重量及其重心位置比較困難，而且抗剪強位置比較困難，而且抗剪強度的分布不同，一般采用條度的分布不同，一般采用條分法分析。分法分析。 各土條對滑弧各土條對滑弧圓心的抗滑力圓心的抗滑力矩和滑動力矩矩和滑動力矩 滑動土體滑動土體分為若干分為若干垂直土條垂直土條土坡穩(wěn)定土坡穩(wěn)定安全系數(shù)安全系數(shù) 條分法條分法一、瑞典條分法的基本原理1、假設(shè)

11、圓弧滑動面、假設(shè)圓弧滑動面 確定圓心和半徑確定圓心和半徑OR2、把滑動土體分成若干條條分法）、把滑動土體分成若干條條分法）3、取第、取第i條土條進行受力分析條土條進行受力分析WiiiilTiiilNHiViHi+1Vi+1i瑞典條分法WiiiilTiiilNHiViHi+1Vi+1i 假設(shè)靜定化條件各土條間假設(shè)靜定化條件各土條間的合力的合力SiSi，Si+1Si+1平行于滑動面，并且平行于滑動面，并且相等相等Si=Si+1)Si=Si+1)。11coscosiiiiiiHSSH11sinsiniiiiiiVSSVSiSi+1i土條的靜力平衡方程土條的靜力平衡方程垂直于滑動面垂直于滑動面11()

12、sin()cos0iiiiiiiiNHHWVV得得cosiiiNW(1) 土條的重力：土條的重力：Wi=ribihiiiiWNcosiiiWTsin下滑力：下滑力：(2) 土條底面的法向力：土條底面的法向力：NiiWTiKNlcKlcKlTiiiiiiiiififitan)tan(3) 抗滑力：抗滑力：iiiWNcosf(cos)sini iiiisiiC lWtgFWsRMM將整個滑動土體內(nèi)各土條對圓心將整個滑動土體內(nèi)各土條對圓心o o點取力矩點取力矩平衡：平衡：NiiWTi(cos)sini iiiiiiisClWtgWRTRRFRTRTfiifRKWlciiiii)tancos(cos)

13、sini iiiisiiClWtgFW1()siniiiiisiiCbWtgmFWsincosiiiistgmF其中其中3. 3. 畢肖甫法計算步驟畢肖甫法計算步驟sFssFFsssFFF1()siniiiiisiiCbWtgmFWsincosiiiistgmFAORC ibB-2-101234567圓心圓心 O，半徑，半徑 R設(shè)設(shè) Fs=1.0計算計算 mqi變化圓心變化圓心 O 和半徑和半徑 R Fs 最小最小END 計算計算sFssFFsssFFFNo計計算算步步驟驟方法方法瑞典圓弧法瑞典圓弧法瑞典條分法瑞典條分法畢肖普法畢肖普法滑裂面形狀滑裂面形狀圓弧圓弧圓弧圓弧圓弧圓弧假設(shè)假設(shè)剛性滑動體，滑動面上剛性滑動體，滑動面上極限平衡極限平衡忽略條間力忽略條間力考慮條間力考慮條間力 Xi=0（簡布）（簡布）計算條件計算條件軟粘土不排水軟粘土不排水一般均質(zhì)土一般均質(zhì)土一般均質(zhì)土一般均質(zhì)土誤差分析誤差分析Fs偏小偏小1020% Xi=0，誤差，誤差2%7%各種方法的比較各種方法的比較v楊布楊布Janbu法法非圓弧條分法非圓弧條分法v折線滑動法折線滑動法好好學(xué)習(xí)天天向上觀音巖水電站鉛廠滑坡觀音巖水電站鉛廠滑坡 本工況是在初始工況的基礎(chǔ)上考慮地震的作用，水位線位于滑坡之下 采用采用Ordinary、Bishop、Janbu三種