表層深層滑動(dòng)邊坡穩(wěn)定性分析T48

邊坡穩(wěn)定性分析

Stabilityanalysisofsoilslopes坡肩坡頂坡面坡角坡趾坡高具有傾斜面的土體1概述2表層滑動(dòng)的穩(wěn)定分析3深層滑動(dòng)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§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

山、嶺、丘、崗、天然坡2．人工土坡

挖方：溝、渠、坑、池¤

填方：堤、壩、路基、堆料二.滑坡什么是滑坡？為什么會(huì)滑坡？一部分土體在外因作用下，相對于另一部分土體滑動(dòng)二.滑坡1．滑坡的危害：

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§1概述二.滑坡-—滑坡的主要形式崩塌平動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)流滑

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”?！?概述二.滑坡2．造成滑坡的原因

降雨、蓄水、使巖土軟化，壩背水坡浸潤線存在滲透力1）振動(dòng)：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(dòng)面上的滑動(dòng)動(dòng)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?！?概述

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(dòng)面的形狀按塑性理論分析為對數(shù)螺旋曲面，在計(jì)算中通常以圓弧面代替。3.判斷邊坡的穩(wěn)定性，是以計(jì)算滑動(dòng)土體的抗滑力和滑動(dòng)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。應(yīng)如何分析、判斷邊坡的穩(wěn)定性？§2

表層滑動(dòng)的穩(wěn)定性分析土邊坡對象：無粘性土坡破壞形式：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分析方法：考慮為無限長坡安全系數(shù)：一.無滲流的無限長土坡1）微單元A自重:

W=V2)沿坡滑動(dòng)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)：§2表層滑動(dòng)的穩(wěn)定性分析RNWANWTaWRNlh無滲流的無限長土坡討論當(dāng)=時(shí)，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(diǎn)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有什么變化§2表層滑動(dòng)的穩(wěn)定性分析二.有滲流情況(3)抗滑力：

(2)滑動(dòng)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§2表層滑動(dòng)的穩(wěn)定性分析自重：二.有沿坡滲流情情況3.討論與所選V大小無關(guān)，亦亦即在這種坡坡中各點(diǎn)安全全系數(shù)相同與容重有關(guān)aWTNAlh§2表層滑動(dòng)的穩(wěn)穩(wěn)定性分析與無滲流比較較Fs減小近一倍注：意味著原來來穩(wěn)定的坡，，有沿坡滲流流時(shí)可能破壞壞§3深層滑動(dòng)的穩(wěn)穩(wěn)定性分析土層性質(zhì)：粘粘性土、土質(zhì)質(zhì)均勻強(qiáng)度參數(shù)：粘粘聚力C，內(nèi)摩擦角破壞形式：實(shí)實(shí)際滑坡表明明，對于粘性性、均勻土坡坡，在平面應(yīng)應(yīng)變條件下，，其滑動(dòng)面與與圓弧（圓柱柱面）近似。。OR二、圓弧滑動(dòng)動(dòng)面的整體穩(wěn)穩(wěn)定分析基本概念土坡在自重作作用下產(chǎn)生如如圖的滑動(dòng)，，根據(jù)抗滑動(dòng)動(dòng)力矩和滑動(dòng)動(dòng)力矩的平衡衡關(guān)系，有土土坡穩(wěn)定性安安全系數(shù)如下下：圖8.7土體的整體穩(wěn)穩(wěn)定分析§3深層滑動(dòng)的穩(wěn)穩(wěn)定性分析總體說有兩種種分析方法：：（1）整體圓弧滑滑動(dòng)法。主要要適用于均質(zhì)質(zhì)簡單土坡。。所謂簡單土土坡是指土坡坡的坡度不變變，頂面和地地面水平，且且土質(zhì)均勻，，無地下水。。（2）條分法。條條分法對非均均質(zhì)土坡、土土坡外形復(fù)雜雜、土坡部分分在水下情況況均適用。2.分析計(jì)算方法法

均質(zhì)土

二維

圓弧滑動(dòng)面

滑動(dòng)土體呈剛性轉(zhuǎn)動(dòng)

在滑動(dòng)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)穩(wěn)定分析二、圓弧滑動(dòng)動(dòng)面的整體穩(wěn)穩(wěn)定分析§3深層滑動(dòng)的穩(wěn)穩(wěn)定性分析2）平衡條件（（各力對O的力矩平衡））(1)滑動(dòng)力矩：(3)安全系數(shù)：當(dāng)=0（粘土不排水水強(qiáng)度）時(shí)，，(2)抗滑力矩：fWROBdACθ為AC弧二、圓弧滑動(dòng)動(dòng)面的整體穩(wěn)穩(wěn)定分析§3深層滑動(dòng)的穩(wěn)穩(wěn)定性分析討論:(1)當(dāng)0時(shí)，n是L(x,y)的函數(shù)，無法法得到Fs的理論解(2)其中圓心O及半徑R是任意假設(shè)的的，還必須計(jì)計(jì)算若干組（（O,R）找到最小安安全系數(shù)———最可能滑動(dòng)面面(3)適用于飽和粘粘土§3深層滑動(dòng)的穩(wěn)穩(wěn)定性分析三、條分法的的基本原理1．原理則，無法求理論解解，是一個(gè)個(gè)邊值問題，，應(yīng)通過數(shù)值值計(jì)算解決。。一個(gè)簡化解解決方法是將將滑動(dòng)土體分分成條—條分法。實(shí)際是一種種離散化計(jì)算算方法整體圓弧法中中的抗滑力矩矩：n是l(x,y)的函數(shù)，若n不為零AORCsbB-2-101234567§3深層滑動(dòng)的穩(wěn)穩(wěn)定性分析2．條分法中的的力和求解條條件Wi大小和方向已已知；滑動(dòng)面上的Ni、Ti(含cili和Nitgφi)大小未知；土條兩側(cè)，EiFihi由前一個(gè)土條條計(jì)算得出,Ei＋1、Fi＋1、hi＋1未知；可見，作用在在土條上的作作用力有5個(gè)未知數(shù)，可可以建立3個(gè)平衡方程，，故為靜不定定問題。（1）未知量數(shù)目目：WihiEihi+1Fi+1Ei+1NiTiFi§3深層滑動(dòng)的穩(wěn)穩(wěn)定性分析(2)力平衡條件（（求解條件））簡化計(jì)算方法法：1.不考慮土條間間的作用力，，或只考慮其其中的一個(gè)；；2.假設(shè)條間力的的作用方向或或規(guī)定Ei和Fi的比值；3.假定條塊間力力的作用位置置，hi已知。四.簡單條分法（（瑞典條分法法）1．基本假設(shè)：：費(fèi)倫紐斯假設(shè)設(shè)土條兩側(cè)的的合力相等，，作用線重合合，即土條兩兩側(cè)的作用力力相互抵消。。此時(shí)土條上上的作用力僅僅有自重和滑滑動(dòng)面上的兩兩個(gè)分力。、2．計(jì)算方法：：計(jì)算土條自重重將土條自重分分解§3深層滑動(dòng)的穩(wěn)穩(wěn)定性分析四.簡單條分法（（瑞典條分法法）滑動(dòng)面上土的的抗剪強(qiáng)度為為：計(jì)算滑動(dòng)力矩矩和穩(wěn)定力矩矩:計(jì)算土坡的穩(wěn)穩(wěn)定安全系數(shù)數(shù)對于均質(zhì)土坡坡§3深層滑動(dòng)的穩(wěn)穩(wěn)定性分析3.簡單條分法計(jì)計(jì)算步驟圓心O，半徑R（如圖）分條：b=R/10編號：過圓心心垂線為0#條中線列表計(jì)算liWii變化圓心O和半徑RFs最小ENDAORCsbB-2-1012345674.瑞典簡單條分分法的討論忽略了條間力力，所計(jì)算安全系數(shù)數(shù)K值偏??；假設(shè)圓弧滑裂裂面，使K值偏大；總體結(jié)果是K值偏小。越大(條間的抗滑作作用力越大)，K值越偏小。假設(shè)圓弧滑裂裂面，與實(shí)際際滑裂面有差差別。一般情況下，，F(xiàn)s偏小10%左右工程應(yīng)用用中偏于安全全由于忽略了條條塊間的作用用力，只滿足足力矩平衡，，不滿足靜力力平衡。§3深層滑動(dòng)的穩(wěn)穩(wěn)定性分析四、畢肖普（Bishop）法畢肖普（A·W·Bishop）1955年提出的一種種簡化計(jì)算方方法。該方方法可以考慮慮條塊間的作作用力。但在在考慮整個(gè)滑滑動(dòng)土體力矩矩平衡條件時(shí)時(shí)，認(rèn)為各土土條的作用力力對圓心力矩矩之和為零。?！?深層滑動(dòng)的穩(wěn)穩(wěn)定性分析1.原理與特點(diǎn)假設(shè)滑裂面為為圓弧不忽略條間作作用力土條的滑裂面面上滿足極限限平衡條件土條在y方向上（豎直直）達(dá)到靜力力平衡總體對圓心O力矩平衡四、畢肖普（Bishop）法2.推導(dǎo)過程豎向平衡條件件：若土條的穩(wěn)定定安全系數(shù)為為K，與滑滑動(dòng)面上的切切向力相平衡衡的條件有：：§3深層滑動(dòng)的穩(wěn)穩(wěn)定性分析參數(shù)包包含有K，是一超越方方程。采用試試算的方法。。查曲線的方法法。3.畢肖甫法計(jì)算算步驟圓心O，半徑R設(shè)K=1.0計(jì)算mqiYESFs最小END計(jì)算K/NoYESNo四、畢肖普（Bishop）法4.小結(jié)滿足整體力矩矩平衡條件；；滿足各條塊力力的多邊形閉閉合條件，但但不滿足條塊塊的力矩平衡衡；假設(shè)條塊間作作用力只有法法向力沒有切切向力；滿足極限平衡衡條件。得到的安全系系數(shù)較瑞典條條分法略高一一些?！?深層滑動(dòng)的穩(wěn)穩(wěn)定性分析五.普遍條分法（（簡布Janbu法）1.思路假設(shè)了土體條條塊間的水平平作用力的位位置。由此可以獲得得，每個(gè)條塊塊都滿足全部部靜力平衡條條件和極限平平衡條件，滑滑動(dòng)土體的整整體力矩平衡衡條件也自然然得到滿足。。該方法適用于于任何滑動(dòng)面面而不必規(guī)定定滑動(dòng)面是一一個(gè)圓弧面。。該方法由簡布布提出?！?深層滑動(dòng)的穩(wěn)穩(wěn)定性分析五.普遍條分法（（簡布Janbu法）AORCibBidiTiNiWiWihiPihi+1Pi+1Hi+1NiTiHiXih假定條塊間水平作用力的位置2.受力狀態(tài)分析析§3深層滑動(dòng)的穩(wěn)穩(wěn)定性分析3.簡布法計(jì)算步步驟令△Hi＝0計(jì)算K/計(jì)算△Pi計(jì)算KK－K/<△END計(jì)算PiNo計(jì)算△HiYES土坡坡度（豎直:水平）坡角β1:0.5860°29°40°1:145°28°37°1:1.533°41′26°35°1:226°34′25°35°1:318°26′25°35°1:414°02′25°37°1:511°19′25°37°β1及β2的取值六、圓弧滑動(dòng)動(dòng)面的整體穩(wěn)穩(wěn)定分析§3深層滑動(dòng)的穩(wěn)穩(wěn)定性分析七.幾種分析計(jì)算算方法的總結(jié)結(jié)§3深層滑動(dòng)的穩(wěn)穩(wěn)定性分析八、邊坡穩(wěn)定定分析圖解法法土坡穩(wěn)定分析析工作量很大大，許多學(xué)者者整理出坡高高H、坡角α、與土的抗剪剪強(qiáng)度指標(biāo)c、φ和γ之間的關(guān)系，，并繪制如圖圖關(guān)系，直接接計(jì)算土坡穩(wěn)穩(wěn)定性。即知知道其中4個(gè)參數(shù)就可以以計(jì)算剩余的的數(shù)值?！?深層滑動(dòng)的穩(wěn)穩(wěn)定性分析§4水對邊坡穩(wěn)定定的影響從本質(zhì)上講，，水的浸入將將使土的抗剪剪強(qiáng)度指標(biāo)降降低、有效應(yīng)應(yīng)力減小，土土體抗滑動(dòng)能能力減小，導(dǎo)導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)穩(wěn)。一、土的抗剪剪強(qiáng)度指標(biāo)及及安全系數(shù)的的選用抗剪強(qiáng)度指標(biāo)允許安全系數(shù)說明固結(jié)快剪1.10~1.30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(dòng)力矩應(yīng)全部計(jì)入三軸不排水剪1.30~1.50孔隙水壓力采用與計(jì)算情況相應(yīng)的數(shù)值十字板剪1.10~1.30需考慮因土體固結(jié)引起的強(qiáng)度增長快剪1.00~1.20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(jì)算得到的安全系數(shù)提高10%§4水對邊坡穩(wěn)定定的影響二、有水滲流流時(shí)的土坡穩(wěn)穩(wěn)定計(jì)算浸潤線以下部部分應(yīng)考慮水水的浮力作用用，采用浮重重度，動(dòng)水D可按下式計(jì)算算:三、按有效應(yīng)應(yīng)力法分析土土坡穩(wěn)定通過對總應(yīng)力力法的計(jì)算公公式進(jìn)行修正正，得到有效效應(yīng)力法的計(jì)計(jì)算公式：§4水對邊坡穩(wěn)定定的影響三、有裂隙的的土坡穩(wěn)定不平衡推力傳傳遞法－基本本假設(shè)和受力力分析山區(qū)土坡往往往覆蓋在起伏伏變化的基巖巖上，土坡失失穩(wěn)多數(shù)沿這這些界面發(fā)生生，形成折線線滑動(dòng)面，對對這類邊坡的的穩(wěn)定分析可可采用不平衡衡推力傳遞法法。不平衡推力傳傳遞法－基本本假設(shè)和受力力分析基本假定：1.滑坡體不可壓壓縮并作整體體下滑，不考考慮條塊間擠擠壓變形；2.條塊之間只傳傳遞推力不傳傳遞拉力，不不出現(xiàn)條塊間間的拉裂；3.塊間作用力（（即推力）以以集中力表示示，它的作用用線平行于前前一塊的滑面面方向，作用用在分解面的的中點(diǎn)；4.垂直滑坡主軸軸單位長度（（一般為1m）寬的巖土體體作計(jì)算的基基本斷面，不不考慮條塊兩兩側(cè)的摩擦力力。不平衡推力傳傳遞法－計(jì)算算公式推導(dǎo)力平衡莫爾庫侖準(zhǔn)則則式中第1項(xiàng)表示本土條條的下滑力，，第2項(xiàng)表示土條的的抗滑力，第第3項(xiàng)表示上一土土條傳下來的的不平衡下滑滑力的影響，，稱稱為傳遞遞系數(shù)。不平衡推力傳傳遞法－計(jì)算算步驟不平衡推力傳傳遞法計(jì)算時(shí)時(shí)，先假設(shè)安安全系數(shù)為1，然后從坡頂頂?shù)囊粭l開始始逐條向下推推求Pi，直至求出最最后一條的推推力Pn，Pn必須為零，否否則要重新假假定安全系數(shù)數(shù)，重新計(jì)算算。在進(jìn)行計(jì)算分分析時(shí)，即假假定一個(gè)FS＝1，從邊坡頂部部第1塊土條算起求求出它的不平平衡下滑力P1（求P1時(shí)，式中右端端第3項(xiàng)為零），即