高等土力學(xué)-土坡穩(wěn)定分析-6課時課件

1、土坡穩(wěn)定分析計算高等土力學(xué)參考資料http:/www.hku.hk/earthsci/tools/landslide/index.htmlLarge landslides in Hong Kong/U.S. Geological Survey陳祖煜. 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析原理、方法、程序. 中國水利水電出版社. 2003滑坡滑坡是一種重要的地質(zhì)災(zāi)害，給人類生命財產(chǎn)安全帶來巨大威脅。全球廣泛分布：中國西南華南地區(qū)、東南亞、南亞、南美、北美、歐洲等。世界重大滑坡災(zāi)害1920年12月16日20時05分，海原發(fā)生了8.5級地震，這場地震持續(xù)了十幾分鐘，震動了大半個中國，遠隔震中數(shù)百公里的蘭州、西安都有房屋

2、倒塌和人員傷亡，北京、廣州、香港則有明顯震感，甚至越南觀測臺都出現(xiàn)時鐘停擺現(xiàn)象，全球有96個地震臺記錄了這場地震，而地震產(chǎn)生的震蕩波繞著地球轉(zhuǎn)了兩圈，在蘭州白塔山公園的紀念碑上就稱其為環(huán)球大震。這場地震造成了23萬余人死亡。這場地震改變了海原乃至周邊地區(qū)的地貌。在海原、靖遠、會寧、靜寧、隆德造成數(shù)十平方公里的山體滑坡，形成許多堰塞湖，并在地下造成一個斷裂帶。據(jù)1949年以后調(diào)查，這個地震斷裂帶從海原縣李俊堡開始向西北發(fā)展，經(jīng)肖家灣、西安州和干鹽池至景泰，全長200公里?！被卤浪嗍鲊临Y源部-地質(zhì)環(huán)境公報2014年，全國共發(fā)生各類地質(zhì)災(zāi)害10907起，其中滑坡8128起、崩塌1872起、泥

3、石流543起、地面塌陷302起、地裂縫51起、地面沉降11起。除上海、天津外的其余29個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）均發(fā)生過不同數(shù)量的地質(zhì)災(zāi)害，主要發(fā)生在湖南省、重慶市、四川省、貴州省、云南省和湖北省等。造成349人死亡、51人失蹤、218人受傷，直接經(jīng)濟損失54.1億元。全年中央投入特大型地質(zhì)災(zāi)害防治專項資金50億元，成功預(yù)報地質(zhì)災(zāi)害417起，避免人員傷亡33723人，避免直接經(jīng)濟損失18.1億元。2010甘肅舟曲縣特大泥石流2010年8月7日22時許，甘南藏族自治州舟曲縣突降強降雨，縣城北面的羅家峪、三眼峪泥石流下泄，由北向南沖向縣城，造成沿河房屋被沖毀，泥石流阻斷白龍江、形成堰塞湖。截至21日，

4、舟曲“88”特大泥石流災(zāi)害中遇難1434人，失蹤331人5公里長500米寬夷為平地。從60年前發(fā)展林業(yè)砍伐樹木， 2001年的開發(fā)水利、近一兩年挖掘金礦。舟曲縣2001年開始靠建水電站生財，短短10年間便審批了大小水電站55座，幾乎每隔10公里河道就有一個水電站，【特殊地質(zhì)】舟曲縣城附近的地質(zhì)構(gòu)造巖性松軟、風(fēng)化程度也很厲害，比較容易發(fā)生滑坡、崩塌和泥石流災(zāi)害?！俱氪ǖ卣稹恐矍h是汶川地震的重災(zāi)區(qū)之一，地震導(dǎo)致舟曲縣城周邊山體松動、巖層破碎?！緩娊涤辍?日晚舟曲縣城東北部山區(qū)突降特大暴雨，持續(xù)40多分鐘，降雨量達到90多毫米，形成了泥石流，直接造成特大山洪地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。1995 landslid

5、ein La Conchita,California nearSanta Barbara/landslides/docs/WhatAre.htmlPhotographs by R.L.Schuster, U.S.Geological Survey9間房屋損毀人員及時疏散，無人傷亡。The 10 January 2005 remobilization of part of the 1995 landslide10 persons were killed. 2人工土坡 挖方：溝、渠、坑、池露天礦9.1 概 述2人工土坡 填方：堤、壩、路基、堆料小浪底土石壩9.1 概 述路基填方坡邊坡錨索地梁加固基

6、坑放坡開挖垃圾填埋場廣州李坑生活垃圾填埋場2011年8月28日，在菲律賓首都馬尼拉，一座垃圾填埋場因強臺風(fēng)“南瑪都”帶來的暴雨發(fā)生垮塌，導(dǎo)致大量垃圾流出，一些房屋被沖毀。27日，“南瑪都”在菲律賓北部登陸。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導(dǎo)致土坡滑動失穩(wěn)的原因有以下兩種：外界荷載作用或土坡環(huán)境變化等導(dǎo)致土體內(nèi)部剪應(yīng)力加大例如路塹的開挖工中上部填土荷重滲透力，坡頂荷載過動力荷載等；由于外界各種因素影響導(dǎo)致土體抗剪強度降低，促使土坡失穩(wěn)破壞例如孔隙水壓力的升高，氣候變化產(chǎn)生的干裂、凍融，黏土夾層因雨水等侵入而軟化以及黏性土蠕變導(dǎo)致的土體強度降低等。斜坡巖土體

7、運動特征分類巖石土崩塌傾倒碎屑（堆積/崩積物）Varnes (1978)Rock fallRock topple斜坡巖土體運動特征分類巖石土滑坡碎屑（堆積/崩積物）旋轉(zhuǎn)滑動平移滑動極限平衡法適用斜坡巖土體運動特征分類側(cè)向擴展復(fù)合類流動滑坡的要素和術(shù)語Varnes (1978)滑動面 滑坡體滑坡前緣鼓張裂縫 扇狀裂縫 主滑后壁 滑坡圈椅次滑后壁 剪出口1972 Po Shan Road, Hong KongDate taken: 20 June 1972 4萬方滑動距離270米67人死亡滑坡的觸發(fā)因素1. 水hNew infiltration zoneTransition zoneu0Pore-

8、water pressureGroundwater tableu12003年湖北秭歸縣千將坪特大滑坡三峽庫區(qū)2003年6月1日蓄水至135米。二期蓄水一個月后，青干河的水面幾乎比以前寬了一倍。村民在山上、地里甚至房子周圍，很快也都發(fā)現(xiàn)了地面開裂的現(xiàn)象。 7月13日凌晨，千將坪大規(guī)模滑坡發(fā)生，大約3000萬立方米體積的土石傾瀉而下，導(dǎo)致24人喪生。直接經(jīng)濟損失超過了8000萬元，1300多人被迫搬遷。1997年實現(xiàn)大江截流，為“一期蓄水”，水位從壩前水位65米升至90米；2003年6月后蓄水到壩前135米水位，稱為“二期蓄水”；2006年9月后蓄水到156米水位，是為“三期蓄水”；2009年9月

9、后，蓄水將到最高175米，為“四期蓄水”。當蓄水至175米高程時，庫區(qū)水位最高將比蓄水前提升100多米。此外，庫區(qū)從此每年都要經(jīng)歷自175米降至145米、再升至175米的“放水蓄水”循環(huán)。三峽二期蓄水后，2003年前11個月整個庫區(qū)的崩塌和滑坡體就達到了4688處。與2001年全年的2490處相比，短短兩年的時間幾乎翻了一番2. 地震1970 earthquake-induced rock and snow avalanche on Mount Huascaran, Peru 210-280 km/hr死亡人數(shù)2萬人2008年5月12日汶川地震引發(fā)的滑坡 Oso 滑坡泥石流 Landslide

10、, Washington March 22, 2014 46 dead2015.11.13 浙江麗水發(fā)生山體滑坡 近20幢房屋被埋2015年12月20日11時40分，廣東省深圳市光明新區(qū)鳳凰社區(qū)恒泰裕工業(yè)園發(fā)生山體滑坡?；赂采w面積約38萬平方米，造成33棟建筑物被掩埋或不同程度受損，截至12月21日6時，造成的失聯(lián)人員總數(shù)已經(jīng)上升至91人邊坡穩(wěn)定分析的極限平衡方法極限平衡法基本原則滑裂面形狀是假定的最危險滑裂面由試算得到滑動體為剛性體土體僅沿滑裂面達到塑性滑裂面的形狀如何假設(shè)滑裂面？滑裂面形狀取決于：土的類型坡度地質(zhì)條件1. 土的類型(a) 砂土砂土坡的滑裂面接近坡面，滑動與否取決于坡度與摩

11、擦角的關(guān)系假設(shè)為摩擦材料(b) 粘土假設(shè)滑裂面近似為圓弧粘聚力越大，滑裂面越深按朗肯理論，粘性土側(cè)壁允許自立高度HC按下式驗算：HC=2c/tan（45+/2）2. 坡度5353對粘土（只有粘聚力）而言Toe failureDeep-seated failure3. 地質(zhì)條件硬頁巖c = 5 kPa, = 23粉質(zhì)粘土c = 1 kPa, = 10粘土c = 48 kPa, = 40復(fù)合滑裂面滑裂面地質(zhì)條件淺層平移(指滑面深度/滑坡長度很小）1.非粘性土2. 殘積土、崩積土坡且基巖面淺3. 裂隙硬粘土、表層強風(fēng)化海洋頁巖單一滑面1. 有傾斜節(jié)理裂隙面巖石邊坡2. 硬質(zhì)粘性土陡坡多個滑面1. 分

12、層風(fēng)化沉積巖2. 分層土3. 粘土頁巖、裂隙硬粘土4. 崩積層上堆填土圓弧滑面1.厚殘積土、崩積土坡2.海底軟粘土或頁巖3. 軟至中等硬度粘性土地質(zhì)條件與滑裂面形狀關(guān)系 （Abramson et al. 1996）在極限平衡法計算中，通常假設(shè)的滑裂面形狀包括：圓弧滑裂面復(fù)式滑裂面自定義的滑裂面極限平衡法的基本假定土體的破壞準則為Mohr-Coulomb準則(c)。土強度的粘聚力和摩擦力的安全系數(shù)相等。所有土條的安全系數(shù)相等。安全系數(shù)的定義對單個土條，b+式中, Sm = 抗滑力 = 土條底部長度-Sm受力分析圖力矩中心取土條（浸水土體）為研究對象W=水下飽和重+水上自重條底總作用力N=條底有效

13、作用力N+條底水壓力U方程（獨立）數(shù)量力矩平衡n豎直方向力平衡n水平方向力平衡n已知數(shù)合計3n土條數(shù)-n未知數(shù)數(shù)量土條底面法向力Nn土條底面切向力Sm0 （Mohr-Coulomb 破壞準則）法向條間力En-1切向條間力Xn-1法向條間力作用點n-1底面法向力作用點0 （假設(shè)中點）安全系數(shù)Fs1未知數(shù)合計4n-2是超靜定問題，需要增加(n-2)個假設(shè)條件。需要增加(n-2)個假設(shè)條件，常見的邊坡極限平衡法的差別主要集中在這些增加的假設(shè)條件。但增加了假設(shè)條件有時會使已知數(shù)多于未知數(shù)，所以有時會只考慮一部分平衡條件(4n-2)-3n=n-2 故為不定解問題1. 瑞典條分法b+-WORRNSm假定：

14、滑裂面假設(shè)為圓弧條間合力為0總應(yīng)力法Ordinary/Fellenius Method底面抗滑阻力b+-WORRxNSm整體對圓心力矩平衡土條底面法向整體此為總應(yīng)力法表達式，也可用有效應(yīng)力法和相應(yīng)的強度參數(shù)計算注意：為什么不沿豎直方向求平衡（同簡化Bishop法）？ 因為該法不滿足豎直方向力平衡。方程（已知）數(shù)量整體力矩平衡1垂直土條底面方向力平衡n已知數(shù)合計n+1土條數(shù)-n未知數(shù)數(shù)量土條底面法向力Nn土條底面切向力Sm0法向條間力E0切向條間力X0法向條間力作用點0底面法向力作用點0安全系數(shù)Fs1未知數(shù)合計n+1瑞典條分法2. 簡化畢肖普法b+-WORRNSm假定：條間切向力=0圓弧滑裂面E

15、RELBishops Simplified Method有效應(yīng)力方法b+-WORRxNSmEREL整體力矩平衡土條即將N表達式代入需迭代求解，可在Excel實現(xiàn)可假定初始Fs=1.0，求得m，再由(*)計算得Fs，反復(fù)迭代直到Fs的誤差小于0.01(*)【例9-2】某簡單黏性土坡坡高h=8m，邊坡坡度為1:2，土的內(nèi)摩擦角=19，黏聚力c=10kPa，重度 =17.2kN/m3，坡頂作用線荷載Q=100kN/m，試用瑞典條分法計算土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。Excel實現(xiàn)瑞典條分法和Bishop法舉例方程（已知）數(shù)量整體力矩平衡1豎直方向力平衡n水平方向力平衡0已知數(shù)合計n+1土條數(shù)-n未知數(shù)數(shù)量土條

16、底面法向力Nn土條底面切向力Sm0法向條間力E不求解切向條間力X0法向條間力作用點0底面法向力作用點0安全系數(shù)Fs1未知數(shù)合計n+1Bishop法畢肖普法并未考慮土條水平方向上力的平衡，因此從嚴格意義上講，畢肖普法并不完全滿足靜力平衡條件，僅僅滿足整體力矩平衡和土條豎向力平衡條件。由于考慮了條間水平作用力，畢肖普法的安全系數(shù)比瑞典條分法略高一些。經(jīng)大量工程計算證實，畢肖普法雖然不是嚴格的極限平衡分析法，但它的計算結(jié)果卻與嚴格方法很接近。由于其計算不是很復(fù)雜，精度較高，所以是工程上常用的方法。迭代中可能出現(xiàn)的問題：-Nc較大時，N0 拉力 不合理+-m0 N=， FS=可能迭代不能收斂3. Sp

17、encer法b+-WORRxNSm假定：條間切向力和法向力比值為常數(shù)ERELXRXL土條bWNSmQRQL垂直于條間力方向整體式中，將N表達式代入平行于條間力方向整體bWNSmQRQLSpencer法求解方法變化，交點為同時滿足力平衡和力矩平衡的FS方程（已知）數(shù)量整體：力矩平衡1整體：平行于條間力方向力平衡1土條：垂直于條間力方向力平衡n已知數(shù)合計n+2土條數(shù)-n未知數(shù)數(shù)量土條底面法向力Nn土條底面切向力Sm0法向條間力E未求切向條間力X未求法向條間力作用點未求底面法向力作用點0安全系數(shù)Fs1條間力方向1未知數(shù)合計n+2Spencer法 4. 簡布普遍條分法假定：條間力作用點的連線為推力線，

18、 推力線高度一般假定在土條1/3高度處推力線Janbus Generalized method土條平衡方程bWNSmERELXRXL整體代入N和Sm公式，得土條計算方法：1) 第一步，假設(shè)(XL-XR)=0，整體 計算Fs2) 計算條間力 土條對底面中點bWNSmERELXRXL（*）3) 利用解得條間力X, E，得Fs4) 重復(fù)以上步驟，直到Fs收斂由左至右，得X, E方程（已知）數(shù)量土條豎直方向力平衡n整體水平方向力平衡1土條水平方向力平衡n-1土條對底面中點力矩平衡n-1已知數(shù)合計3n-1未知數(shù)數(shù)量土條底面法向力Nn土條底面切向力Sm0法向條間力En-1切向條間力Xn-1法向條間力作用點

19、0(推力線）底面法向力作用點0安全系數(shù)Fs1未知數(shù)合計3n-1Janbus Generalized method簡布法可以滿足所有靜力平衡條件，但推力線的假定必需符合條間力的合理性要求（即滿足土條間不產(chǎn)生拉力和剪切破壞）。當b很小時， 條間水平力變化率，通常很小，可忽略；b很小時不可忽略?？珊喕么氲玫瓤珊雎?（二階）（*）條間力方向如何？與推力線有無關(guān)系？簡化得可見，條間力合力的方向與推力線一致推力線X/E坡頂設(shè)張力縫區(qū)對X/E的影響解決收斂的方法：推力線假設(shè)為滑裂面1/3上坡頂設(shè)張力縫區(qū)簡布法目前在國內(nèi)外應(yīng)用較廣，但也須注意在某些情況下其計算結(jié)果有可能不收斂。5. 簡布簡化法假定：條間力

20、的合力為水平方向。土條平衡方程整體Janbus Simplified MethodbWNSmEREL與簡化bishop法一致對計算Fs乘修正系數(shù)foX/EFsFs(Bishop)Fs(Janbu simplified)整體整體乘以修正系數(shù)fo6. 普遍極限平衡法 GLE假設(shè)條間力滿足比例系數(shù)條間力方程SpencersBishops也叫通用條分法General Limit Equilibrium (GLE) Method of Slices土條平衡方程將N代入整體力矩平衡方程中Sm與簡布法一致整體代入N和Sm公式，得同簡布普遍條分法條間力的作用點位置由土條力矩平衡確定以及X/E方程，由左至右，求

21、tR、條間力再考慮土條水平力平衡EL XL tL ER XR tR求解方法：回歸擬合法Fs(f)受影響大Fs(m)受影響小Bishops法結(jié)果很接近BishopsJanbus simplified（未修正）其它解法有：Rapid solver, Newton-Raphson迭代法 同時迭代求解Fs 和方程（已知）數(shù)量土條豎直方向力平衡n整體力矩平衡1土條力矩平衡n-1土條水平方向力平衡n-1整體水平方向力平衡1n-1已知數(shù)合計4n-1土條數(shù)-n未知數(shù)數(shù)量土條底面法向力Nn土條底面切向力Sm0法向條間力En-1切向條間力Xn-1法向條間力作用點n-1底面法向力作用點0安全系數(shù)Fs11未知數(shù)合計4

22、n-17. Morgenstern-Price法Morgenstern-Price法與GLE法計算假定、平衡方程都相同計算結(jié)果差別很小。Morgenstern-Price法GLE法土條寬度dx土條寬度有限平衡方程：相對土條底面相對土條底面中心點平衡方程：土條整體土條底面法向垂直應(yīng)力線性分布，合力N不一定作用在土條底面中心點土條底面法向垂直應(yīng)力等值，合力N作用在在土條底面中心點采用Newton-Raphson法求解力平衡和力矩平衡方程可用回歸擬合求得(Fs)f和(Fs)m的交點兩種計算方法土條底面法向力作用點的差別例1：6種計算情況M-P法GLE法結(jié)論：1.兩種方法結(jié)果相差很小2. 不同條間力方

23、程影響也不大。常用邊坡穩(wěn)定極限平衡法的比較方法條間力簡化畢肖普法0/E=0簡布簡化法0/E=0Spencer法X/E=tan簡布普遍條分法GLE，M-P條間力假定條件方法整體土條瑞典法力矩平衡底面法向力平衡 N簡化畢肖普法力矩平衡豎向力平衡 N簡布普遍條分法水平向力平衡豎向力平衡 N水平向力平衡、力矩平衡 E、XSpencer法力矩平衡Fs(m)平行與條間力方向的力平衡Fs(f)垂直于條間力方向的力平衡 NGLE法力矩平衡Fs(m)水平向力平衡Fs(f)豎向力平衡 N水平向力平衡、力矩平衡、X/E方程條間力作用點、 E、X平衡方程例1（同上）：偏小一些基本結(jié)論簡化畢肖普法：與M-P法計算結(jié)果比

24、較，若滑裂面為圓形，二者十分接近。(Whitman & Bailey 1967)對沒有軟弱土層和結(jié)構(gòu)面的邊坡，畢肖普法往往能得到足夠的精度（陳祖煜，2003）。瑞典法：在通常情況下，瑞典法的結(jié)果總是比畢肖普法小。 當圓弧夾角較大（滑裂面淺）或孔隙水壓力較大時，采用有效應(yīng)力法分析結(jié)果非常不準確。采用總應(yīng)力法，結(jié)果基本準確。 （陳祖煜，2003；Duncan,1996）滿足所有平衡條件的方法（M-P法、Spencer法等）在任何情況下都是精確的（除非遇到數(shù)值問題）。各方法計算結(jié)果的相互差別不超過12%。（Duncan,1996）Duncan, J. (1996). ”State of the Ar

25、t: Limit Equilibrium and Finite-Element Analysis of Slopes.” J. Geotech. Engrg., 122(7), 577596極限平衡法常見問題m0或為負值時，土條底面法向力N出現(xiàn)非常大的數(shù)值或負值；土粘聚力c較大時，土條底面法向力N出現(xiàn)負值；條間力方程不合理，導(dǎo)致計算不收斂。c較大時，NF2DChen & Chameau (1982)二維Spencer法在三維條件下的擴展基本假定：滑裂面對稱滑動方向平行于XY平面滑裂面上剪切力平行于XY平面，忽略平行于YZ平面的剪切力Ty,z忽略條柱剪切力HE、G的合力與X軸夾角為常數(shù)（相當于二

26、維Spencer法）P、V的合力為R，平行于條柱底面，分布假定。中性面R=0，兩端最外側(cè)最大。平衡方程：X、Y向整體力平衡；繞Z軸整體力矩平衡問題：計算非粘性土坡時，某些情況下三維安全系數(shù)比二維安全系數(shù)小。Chen & Chameau (1982)三維條柱法條柱受力分析圖行界面列界面Hungr (1987)簡化Bishop法的擴展基本假定：忽略條間沿Y向剪切力G、V滑裂面上剪切力平行于XY平面，忽略平行于YZ面的剪切力Ty,z平衡方程：條柱Y向力平衡；繞Z軸整體力矩平衡Hungr (1987)三維條柱法條柱受力分析圖行界面列界面Lam & Fredlund (1993)滿足所有靜力平衡條件，三

27、維GLE法基本假定：條柱底面法向力作用于底面中心所有剪切力和法向力用不同條間力方程表示：根據(jù)有限元計算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)G/E、V/Q對安全系數(shù)影響較大假定2 4 5均為0迭代求解1 3再加上考慮Fm=Ff1 3的組合應(yīng)保證最小安全系數(shù)已知條件和未知量列表需要引入8nm個假定有誤！有限元法在邊坡穩(wěn)定分析中的應(yīng)用有限元法滿足靜力平衡、變形協(xié)調(diào)和應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系不受邊坡幾何形狀的不規(guī)則和材料不均勻性的限制與傳統(tǒng)的極限平衡法相比，有限元法的優(yōu)點：破壞面的形狀、位置不需要事先假定，破壞發(fā)生在土的抗剪強度不能抵抗剪應(yīng)力的地帶；滿足變形協(xié)調(diào)的本構(gòu)關(guān)系，不必引入假定條件。有限元解包括邊坡土體的應(yīng)力、變形信息。1.

28、滑面應(yīng)力分析有限元法有限元土坡穩(wěn)定分析方法有限元強度折減法圓弧滑面安全系數(shù)定義非圓弧滑面動態(tài)規(guī)劃法模式搜索法F= (c + tan ) Ks ftD DLL應(yīng)力水平法2.直接方法改自：河海大學(xué)殷宗澤土坡穩(wěn)定分析中的幾個問題PPT1. 基于滑裂面應(yīng)力分析的邊坡穩(wěn)定有限元分析方法基本原理：根據(jù)有限元得出的應(yīng)力分布，計算潛在滑裂面對應(yīng)安全系數(shù)幾個基本問題：（1）安全系數(shù)的定義（2）臨界滑裂面的確定（非圓?。?）土的本構(gòu)關(guān)系安全系數(shù)的定義極限平衡法中，整個滑面的安全系數(shù)定義為抗滑力/滑動力以瑞典圓弧法為例，整體力矩平衡得到單個土條底面安全系數(shù)的定義根據(jù)沿滑裂面剪應(yīng)力，安全系數(shù)有三種定義方法：1.基于

29、應(yīng)力水平的定義法31破壞應(yīng)力圓的直徑為(1-3)f應(yīng)力水平：當前應(yīng)力圓直徑與破壞應(yīng)力圓直徑之比，反映了強度發(fā)揮程度。安全系數(shù)的定義2. 基于剪應(yīng)力的定義法滑裂面上一點的應(yīng)力狀態(tài)為沿滑裂面的法向應(yīng)力和切向應(yīng)力該點抗剪強度安全系數(shù)的定義3. 基于應(yīng)力水平加權(quán)強度的定義法Donald和Tan (1985)臨界滑裂面確定方法Giam和Donald1988年提出一種由已知應(yīng)力場確定臨界滑裂面和最小安全系數(shù)的方法，稱為CRISS法。由應(yīng)力水平較高點出發(fā)1.模式搜索法由P點出發(fā)第i個條塊對應(yīng)的安全系數(shù)按1傾角變化形成m個條塊對應(yīng)的滑裂面即為第N+1個土條內(nèi)的局部滑裂面確定臨界滑裂面后計算例9.1 簡單邊坡的

30、穩(wěn)定分析臨界滑裂面確定方法2.動態(tài)規(guī)劃法（dynamic programming):Zou et al.(1995)通過有限元法獲得應(yīng)力分布規(guī)律，確定滑裂面范圍和初始滑裂面，再利用動態(tài)規(guī)劃數(shù)值方法搜索最危險滑裂面及相應(yīng)安全系數(shù)?；衙姘踩禂?shù)Ns為滑裂面AB的分段數(shù)。引入附加函數(shù)利用動態(tài)規(guī)劃法，求GF的極小值，及對應(yīng)Fs。搜索區(qū)域計算所有可能滑裂面，從而確定最小安全系數(shù)Fs例9.2簡化bishop法平面有限元法計算邊坡的應(yīng)力分布，材料各向同性，Mohr-Coulomb準則理想彈塑性材料。動態(tài)規(guī)劃法極限平衡條分法2. 強度折減有限元基礎(chǔ)上的邊坡穩(wěn)定分析Griffiths and Lane (19

31、99)基本原理：將粘聚力c和摩擦角同時除以一個折減系數(shù)F，得到一組新的c和值。作為材料參數(shù)輸入有限元計算分析，進行試算。當計算不收斂時，對應(yīng)的F為最小安全系數(shù)?？赏瑫r得到臨界滑裂面。例9.3無量綱位移例9.5類似有軟弱襯墊的填埋系統(tǒng)有限元法可以解釋破壞模式Janbu法滑裂面分別假定為圓弧和沿軟弱面的三線楔形2. 結(jié)點位移法 (Tan & Donald 1985)基本原理：將c乘以折減系數(shù)N(N1.0)通過有限元計算，跟蹤某一結(jié)點的位移T變化1/N即為安全系數(shù)加固邊坡穩(wěn)定分析提高安全系數(shù)的措施：1）卸載、坡趾壓載、排水等；2）結(jié)構(gòu)性工程措施內(nèi)部加固結(jié)構(gòu)鋪設(shè)型條形加固構(gòu)件土工布加固構(gòu)件格柵型加固構(gòu)

32、件插入式錨固件現(xiàn)場改良型土釘錨索樹根樁1. 抗滑樁加固的邊坡穩(wěn)定分析抗滑樁對滑坡體的作用是利用抗滑樁插入滑動面以下的穩(wěn)定地層對樁的抗力（錨固力）平衡滑動體的推力，增加其穩(wěn)定性。目前，抗滑樁在工程實踐中得到了廣泛應(yīng)用，但設(shè)計方法仍不成熟，特別是對土體在樁周或樁間移動時樁-土作用機制的認識還有待完善。這里介紹Poulos（1999）建議的設(shè)計方法?？够瑯逗喕O(shè)計模型要解決的問題：1）由于滑體滑動，抗滑樁承受的推力和彎矩；2）抗滑樁對邊坡穩(wěn)定系數(shù)的增加。抗滑樁設(shè)計的一般程序確定使安全系數(shù)增加到設(shè)計值要增加的抗剪力；確定單樁所能承受的最大滑坡推力；確定樁的位置、類型及根數(shù)。加固前邊坡實際安全系數(shù)滑裂面

33、的抗剪力之和下滑力之和加固后安全系數(shù)設(shè)計值樁提供的抗剪力抗滑樁布置的基本原則實踐證明：抗滑樁必須為大口徑，樁身要有足夠的強度和穩(wěn)定性；樁必須插入到滑動面以下；盡量位于破壞面圓弧（或楔體）中央位置，避免只對滑裂面前緣和后緣加固?？够瑯兜目够袅蛷澗胤治?Poulos 1999)離散元法樁：彈性梁，土：彈性連續(xù)介質(zhì)土體受力樁身受力土體位移（1）土體流動模式：淺層土體繞靜止樁發(fā)生塑性流動算例：15米長0.5米直徑鋼管樁，滑帶土位移0.4m，滑面上下土層不排水剪強度分別為30kPa和60kPa。最大彎矩在滑面下的穩(wěn)定土體內(nèi)，樁的位移比土體位移小得多（2）短樁模式：滑面較深，土體與樁一起運動最大彎矩在

34、滑面上的滑體內(nèi)，樁的位移與土體位移接近。（3）中間模式：介于兩者間最大彎矩在滑面上下都可能出現(xiàn)，樁頂位移大于土體位移。三種情況的最大剪力都出現(xiàn)在滑面處。土體位移為樁徑的60%達到最大剪力抗滑樁的設(shè)計圖表法（Poulos，1999）pu1pu2雙層土體模型zs滑面L單樁抗彎強度（屈服力矩My)例. 抗滑樁的設(shè)計圖表法設(shè)計安全系數(shù)1.4。單位寬度滑體的重量下滑力滑動阻力若采用10m長直徑0.5m鋼管樁加固，單樁抗彎強度（屈服力矩My)942kNm。V=300kN, 樁抗滑分項安全系數(shù)取2.0，則單樁設(shè)計抗剪力為150kN。需要抗剪力設(shè)三排樁，每排提供292.6/3=97.5kN/m。樁間距sy=1

35、50/97.5=1.54m取1.5m2. 內(nèi)部加固土坡的穩(wěn)定分析土釘加固以一定傾角成孔，然后將鋼筋置入孔內(nèi)，在孔內(nèi)注漿形成土釘體，隨后在坡面掛鋼筋網(wǎng)，并與土釘連接，最后在坡面噴射混凝土。 土釘支護的外部破壞形式 土釘支護的內(nèi)部破壞形式 土釘設(shè)計的一般原則布置：上下層受力小，中部受拉力最大。長度：鉆孔注漿型：0.50.8（釘長與坡高比）孔徑一般100200mm，間距612倍鉆孔直徑。主筋直徑：1632mm，一般25mm。傾角：1015度為佳。土釘抗力和設(shè)計大多數(shù)設(shè)計方法中，假定土釘為受拉工作，不考慮其抗彎剛度。破壞面上的土釘拉力取下三式最小值：釘-土界面粘結(jié)強度土釘?shù)膬?nèi)部破壞穩(wěn)定分析圓弧滑裂面分析法2. 雙楔體分析法主動土壓力例題：雙楔體分析法E總抗滑力Zd=230kN/m4根土釘埋入穩(wěn)定土體總長度：13.6m得每米土釘提供抗滑力=16.9kN/m調(diào)整土釘傾角，計算每米土釘需提供抗滑力最大值17.3kN/m實際土釘粘結(jié)強度30kN/m2，