邊坡穩(wěn)定性分析ppt版（共68頁）

1、10 基坑與邊坡工程學(xué)習(xí)本章的目的意義1.掌握各種誘發(fā)土體滑坡的因素;2.進(jìn)行土體邊坡的穩(wěn)定性分析和安全性評價；3.設(shè)計經(jīng)濟(jì)、合理的人工邊坡;4.制定有效的邊坡整治措施。1 概述2 表層滑動的穩(wěn)定分析3 深層滑動的穩(wěn)定分析4 水對邊坡穩(wěn)定的影響第八章 邊坡穩(wěn)定性分析主要內(nèi)容1 概述1天然土坡 江、河、湖、海岸坡一、土坡：具有傾斜面的土體貴州洪家渡 山、嶺、丘、崗、天然坡1天然土坡一. 土坡2人工土坡 挖方：溝、渠、坑、池露天礦一. 土坡一、土坡2人工土坡 填方：堤、壩、路基、堆料小浪底土石壩二. 滑坡什么是滑坡？為什么會滑坡？一部分土體在外因作用下，相對于另一部分土體滑動二. 滑坡1滑坡的危害

2、： 土、巖體滑坡是重大的自然災(zāi)害 我國是滑坡災(zāi)害頻發(fā)的國家二. 滑坡-滑坡的主要形式紫坪鋪水庫2號泄洪洞出口滑坡云南徐村水電站溢洪道土坡滑坡 江岸崩塌滑坡江西省江新洲洲頭北側(cè)蹋岸三峽庫區(qū)滑坡問題蓄水2001年，重慶市云陽縣就發(fā)生了兩次大型滑坡，重慶市武隆邊坡失穩(wěn)造成79人死亡。國務(wù)院已經(jīng)決定撥款40億元，用于三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理。僅重慶就有150多個治理工程。1989年1月8日 坡高103m 地質(zhì):流紋巖中有強(qiáng)風(fēng)化的密集節(jié)理和一個小型不連續(xù)面。 事故:電站廠房比計劃推遲一年，修復(fù)時安裝了大量預(yù)應(yīng)力錨索。漫灣滑坡城市中的滑坡問題（香港，重慶）填方挖方香港1900年建市，1977年成立土力工程署港

3、島1972 Po Shan 滑坡 ( 20,000 m3)(67 死、20 傷)Po Shan RoadConduit RoadNotewell RoadEarly 1972 滑坡前June 1972 滑坡后貴陽沙沖路滑坡-平面滑動 龍羊峽庫岸滑坡-平面+圓弧滑動鹽池河邊坡破壞-崩塌2003年7月13日 三峽庫區(qū)沙鎮(zhèn)溪發(fā)生千將坪滑坡，致使24人失蹤。雪山崩塌滑坡各因素-實際圖 泥石(洪)流總是與暴雨或山洪相聯(lián)系，是在有足夠外部水流(或降雨)參與下形成的一種高密度“流體”。 泥石(洪)流坡面泥石流巖體崩塌過程示意圖下面是幾個巖土體滑坡過程的模擬圖：滑坡過程示意圖泥石流發(fā)展示意圖二. 滑坡2造成滑

4、坡的原因降雨、蓄水、使巖土軟化，壩背水坡浸潤線存在滲透力1）振動：地震、爆破2）土中含水量和水位變化3）水流沖刷：使坡腳變陡4）凍融：凍脹力及融化含水量升高5）人工開挖：基坑、船閘、壩肩、隧洞出入口原因：(1)外界的作用破壞了土體原來的應(yīng)力平衡狀態(tài)，增大了滑動面上的滑動動力；(2)土體抗剪強(qiáng)度由于受到外界各種因素的影響而降低。應(yīng)如何分析、判斷邊坡的穩(wěn)定性？ 土體滑坡形態(tài)格式各樣，主要取決于土的性質(zhì)和工程地質(zhì)構(gòu)造。1. 粗粒土坡的滑坡深度淺、形狀接近于平面;2. 粘性土滑坡面深度到坡體內(nèi)，均質(zhì)粘性土坡滑動面的形狀按塑性理論分析為對數(shù)螺旋曲面，在計算中通常以圓弧面代替。3. 判斷邊坡的穩(wěn)定性，是以

5、計算滑動土體的抗滑力和滑動力的比值為依據(jù)。比值大于1為安全，等于1為達(dá)到極限狀態(tài)，小于1不安全。2 表層滑動的穩(wěn)定性分析土坡對象：無粘性土破壞形式：表面淺層滑坡強(qiáng)度參數(shù)：內(nèi)摩擦角考察一無限長坡，坡角為分析一微單元AWTNaA一. 無滲流的無限長土坡1）微單元A自重: W=V2)沿坡滑動力：3)對坡面壓力： (由于無限土坡兩側(cè)作用力抵消) 4）抗滑力： 5)抗滑安全系數(shù)： RNWANWTaWRNlh無滲流的無限長土坡討論當(dāng)=時，F(xiàn)s=1.0，天然休止角可見安全系數(shù)與土容重?zé)o關(guān)與所選的微單元大小無關(guān)。 即坡內(nèi)任一點或平行于坡的任一滑裂面上安全系數(shù)Fs都相等思考題：干坡與靜水下，若坡中不變，F(xiàn)s有什

6、么變化二.有滲流情況(3) 抗滑力： (2) 滑動力：2有滲流砂土邊坡安全系數(shù)(4) 抗滑安全系數(shù)： 滲透力平行坡面NWTAaWRNlhJRNWJ自重：滲透力：底面支撐力N，底面抗滑力R(1)取微單元A的土骨架為隔離體，作用力二.有沿坡滲流情況 與無滲流比較Fs減小近一倍注：意味著原來穩(wěn)定的坡，有沿坡滲流時可能破壞3. 討 論 與所選V大小無關(guān)，亦即在這種坡中各點安全系數(shù)相同 與容重有關(guān)aWTNAlh三. 本節(jié)小結(jié)邊坡對象：無粘性土土坡破壞形式：表面淺層滑坡分析方法：考慮為無限長坡安全系數(shù)：3 深層滑動的穩(wěn)定性分析土層性質(zhì)：粘性土、土質(zhì)均勻強(qiáng)度參數(shù)：粘聚力C，內(nèi)摩擦角破壞形式：實際滑坡表明，對

7、于粘性、均勻土坡，在平面應(yīng)變條件下，其滑動面與圓弧（圓柱面）近似。OR一、概述總體說有兩種分析方法：（1）整體圓弧滑動法。主要適用于均質(zhì)簡單土坡。所謂簡單土坡是指土坡的坡度不變，頂面和地面水平，且土質(zhì)均勻，無地下水。（2）條分法。條分法對非均質(zhì)土坡、土坡外形復(fù)雜、土坡部分在水下情況均適用。 彼得森(K.E.Petterson)于1916首先提出，采用圓弧滑動面分析土坡穩(wěn)定性。此后費倫紐斯(W.Fellenius,1927)和泰勒(D.W.Taylor,1948)又做了一些改進(jìn)。二、圓弧滑動面的整體穩(wěn)定分析基本概念 土坡在自重作用下產(chǎn)生如圖的滑動，根據(jù)抗滑動力矩和滑動力矩的平衡關(guān)系，有土坡穩(wěn)定性

8、安全系數(shù)如下：圖8.7 土體的整體穩(wěn)定分析2.分析計算方法 均質(zhì)土 二維 圓弧滑動面 滑動土體呈剛性轉(zhuǎn)動 在滑動面上處于極限平衡狀態(tài)1）假設(shè)條件：圖8.8 土體的整體穩(wěn)定分析二、圓弧滑動面的整體穩(wěn)定分析2）平衡條件（各力對O的力矩平衡）(1) 滑動力矩：(3) 安全系數(shù)：當(dāng)=0（粘土不排水強(qiáng)度）時， (2) 抗滑力矩：fWROBdAC為AC弧二、圓弧滑動面的整體穩(wěn)定分析討論:(1)當(dāng)0時，n是L(x,y)的函數(shù)，無法得到Fs的理論解(2)其中圓心O及半徑R是任意假設(shè)的，還必須計算若干組（O, R）找到最小安全系數(shù) 最可能滑動面(3)適用于飽和粘土三、條分法的基本原理1原理則，無法求理論解，是

9、一個邊值問題，應(yīng)通過數(shù)值計算解決。一個簡化解決方法是將滑動土體分成條條分法。實際是一種離散化計算方法整體圓弧法中的抗滑力矩：n是l(x,y)的函數(shù)，若n不為零AORCsbB-2-1012345672條分法中的力和求解條件Wi大小和方向已知；滑動面上的Ni 、 Ti(含cili和Nitgi)大小未知；土條兩側(cè)，Ei Fi hi由前一個土條計算得出,Ei1、Fi1 、hi1未知；可見，作用在土條上的作用力有5個未知數(shù)，可以建立3個平衡方程，故為靜不定問題。（1）未知量數(shù)目：WihiEihi+1Fi+1Ei+1NiTiFi(2) 力平衡條件（求解條件）簡化計算方法：1.不考慮土條間的作用力，或只考慮

10、其中的一個；2.假設(shè)條間力的作用方向或規(guī)定Ei和Fi的比值；3.假定條塊間力的作用位置，hi已知。四. 簡單條分法（瑞典條分法）1基本假設(shè)：費倫紐斯假設(shè)土條兩側(cè)的合力相等，作用線重合，即土條兩側(cè)的作用力相互抵消。此時土條上的作用力僅有自重和滑動面上的兩個分力。、2計算方法： 計算土條自重 將土條自重分解四. 簡單條分法（瑞典條分法） 滑動面上土的抗剪強(qiáng)度為：計算滑動力矩和穩(wěn)定力矩: 計算土坡的穩(wěn)定安全系數(shù) 對于均質(zhì)土坡 3. 簡單條分法計算步驟圓心O，半徑R（如圖）分條：b=R/10編號：過圓心垂線為0#條中線列表計算 li Wi i變化圓心O和半徑RFs最小ENDAORCsbB-2-1012

11、345674. 瑞典簡單條分法的討論 忽略了條間力，所計算安全系數(shù)K值偏??； 假設(shè)圓弧滑裂面，使K值偏大；總體結(jié)果是K值偏小。 越大(條間的抗滑作用力越大)，K值越偏小。 假設(shè)圓弧滑裂面，與實際滑裂面有差別。一般情況下，F(xiàn)s偏小10%左右工程應(yīng)用中偏于安全 由于忽略了條塊間的作用力，只滿足力矩平衡，不滿足靜力平衡。四、畢肖普（Bishop）法 畢肖普（AWBishop）1955年提出的一種簡化計算方法 。該方法可以考慮條塊間的作用力。但在考慮整個滑動土體力矩平衡條件時，認(rèn)為各土條的作用力對圓心力矩之和為零。1. 原理與特點 假設(shè)滑裂面為圓弧 不忽略條間作用力 土條的滑裂面上滿足極限平衡條件 土

12、條在y方向上（豎直）達(dá)到靜力平衡 總體對圓心O力矩平衡四、畢肖普（Bishop）法四、畢肖普（Bishop）法2. 推導(dǎo)過程 豎向平衡條件： 若土條的穩(wěn)定安全系數(shù)為 K， 與滑動面上的切向力相平衡的條件有： 參數(shù) 包含有K，是一超越方程。采用試算的方法。查曲線的方法。四、畢肖普（Bishop）法2. 推導(dǎo)過程簡化四、畢肖普（Bishop）法畢肖普曲線mi 值曲線3. 畢肖甫法計算步驟圓心O，半徑R設(shè) K=1.0計算 mqiYESFs最小END計算K/NoYESNo四、畢肖普（Bishop）法4.小結(jié)滿足整體力矩平衡條件；滿足各條塊力的多邊形閉合條件，但不滿足條塊的力矩平衡；假設(shè)條塊間作用力只有

13、法向力沒有切向力；滿足極限平衡條件。得到的安全系數(shù)較瑞典條分法略高一些。費倫紐斯最危險滑動面圓心的確定方法五、圓弧滑動面的整體穩(wěn)定分析土坡坡度（豎直:水平）坡角1:0.586029401:14528371:1.5334126351:2263425351:3182625351:4140225371:5111925371及2的取值 五、圓弧滑動面的整體穩(wěn)定分析六. 幾種分析計算方法的總結(jié)七、邊坡穩(wěn)定分析圖解法土坡穩(wěn)定分析工作量很大，許多學(xué)者整理出坡高H、坡角、與土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c、和之間的關(guān)系，并繪制如圖關(guān)系，直接計算土坡穩(wěn)定性。即知道其中4個參數(shù)就可以計算剩余的數(shù)值。 4 水對邊坡穩(wěn)定的影響 從本質(zhì)上講，水的浸入將使土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)降低、有效應(yīng)力減小，土體抗滑動能力減小，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。 一、土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)及安全系數(shù)的選用抗剪強(qiáng)度指標(biāo)允許安全系數(shù)說明固結(jié)快剪1.101.30土坡上超載q引起的抗滑力矩可全部采用或部分采用，視土體在q作用下固結(jié)程度而定；q引起的滑動力矩應(yīng)全部計入三軸不排水剪1.301.50孔隙水壓力采用與計算情況相應(yīng)的數(shù)值十字板剪1.101.30需考慮因土體固結(jié)引起的強(qiáng)度增長快剪1.001.20需考慮因土體固結(jié)引起的強(qiáng)度增長；考慮土體的固結(jié)作用，可將計算得到的安全系數(shù)提高10%二、有水滲流時的土坡穩(wěn)定計算浸潤線以下部分應(yīng)考慮