土力學(xué)之土坡穩(wěn)定著名大學(xué)

第二章土坡穩(wěn)定分析2.1概述2.2無(wú)粘性土坡的穩(wěn)定分析2.3粘性土坡的穩(wěn)定分析2.4總應(yīng)力法與有效應(yīng)力法2.5工程實(shí)際中的邊坡穩(wěn)定問(wèn)題本章目錄《土力學(xué)》p339

習(xí)題7-1、7-3本章作業(yè)2.1概述邊坡穩(wěn)定分析對(duì)象：土石壩、庫(kù)區(qū)邊坡，堤壩填筑土質(zhì)、巖質(zhì)邊坡土坡：具有傾斜面的土體坡肩坡頂坡面坡角坡趾坡高坡底坡度：1:m2.1概述天然土坡

江、河、湖、海岸坡

山、嶺、丘、崗、天然坡人工土坡

挖方：溝、渠、坑、池

填方：堤、壩、路基、堆料2.1概述一部分土體在外因作用下，相對(duì)于另一部分土體滑動(dòng)滑坡：2.1概述xx滑坡堰塞湖滑坡堆積區(qū)xxx溝xx巨型高速滑坡及堰塞湖平面示意圖2.1概述城市中的滑坡問(wèn)題（香港，重慶）填方挖方模型試驗(yàn)中直立邊坡的破壞2.1概述模型試驗(yàn)中直立邊坡的破壞2.1概述滑坡原因2.1概述1）振動(dòng)：地震、爆破2）土中水位升、降4）水流沖刷：使坡腳變陡5）凍融：凍脹力及融化含水量升高6）人工開挖：基坑、船閘、壩肩、隧洞出入口3）降雨引起滲流、軟化滑坡形式2.1概述平移崩塌轉(zhuǎn)動(dòng)流滑滑坡形式2.1概述2.2無(wú)粘性土坡的穩(wěn)定分析破壞形式：表面淺層滑動(dòng)1）微單元A自重:W=V2）沿坡滑動(dòng)力：3）對(duì)坡面壓力：（由于無(wú)限土坡兩側(cè)作用力抵消）4）抗滑力：5）抗滑安全系數(shù)：WTNa坡與水平夾角為砂土內(nèi)摩擦角為WRNA2.2無(wú)粘性土坡的穩(wěn)定分析當(dāng)=時(shí)，F(xiàn)s=1.0，天然休止角安全系數(shù)與土容重?zé)o關(guān)與所選的微單元大小無(wú)關(guān)思考：在干坡及靜水下坡中，如不變，F(xiàn)s有什么變化坡內(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2.2無(wú)粘性土坡的穩(wěn)定分析有沿坡滲流情況降雨正常蓄水土壩下游水位驟降的土壩上游逸出段aWTNAWRN(1)自重：

滲透力：（方向：平行于土坡）(2)滑動(dòng)力：(3)抗滑力：(4)抗滑安全系數(shù)：2.2無(wú)粘性土坡的穩(wěn)定分析取微單元A，以土骨架為隔離體：lhJJ2.2無(wú)粘性土坡的穩(wěn)定分析討論：W’T’NaAlhJ意味著原來(lái)穩(wěn)定的坡，有沿坡滲流時(shí)可能破壞

與所選V大小無(wú)關(guān)，亦即在這種坡中各點(diǎn)安全系數(shù)相同

與容重有關(guān)

與無(wú)滲流比較Fs減小近一倍2.2無(wú)粘性土坡的穩(wěn)定分析其它：(1)與坡面成一定角度(2)垂直向內(nèi)滲流wJ(3)部分浸水無(wú)粘性土坡12(4)非線形強(qiáng)度指標(biāo)的影響2.3粘性土坡的穩(wěn)定分析破壞特點(diǎn)OR由于存在粘聚力C，與無(wú)粘性土坡不同；其危險(xiǎn)滑裂面位置在土坡深處；對(duì)于均勻土坡，在平面應(yīng)變條件下，其滑動(dòng)面可用一圓?。▓A柱面）近似。思考：為什么粘性土坡通常不會(huì)發(fā)生表面滑動(dòng)？2.3粘性土坡例的穩(wěn)定分默析1整體圓誤弧滑動(dòng)裹法（瑞典Pett屑erso杯n）2瑞典條分澡法（瑞典Fell挖eniu凳s）3畢肖普法曬（Bish舌op）4J申anb蔽u法5Sp纏ence堅(jiān)r方法6M炊org壞ens諒ter新n-P尺ric河e方法7陳祖煜的身通用條分貓法8不平衡推遼力傳遞法9S貓arm譽(yù)a方法計(jì)算方溝法：2.3粘性土坡喪的穩(wěn)定分堵析1整體圓弧線滑動(dòng)法（瑞典圓弧堂法）均質(zhì)土二維圓弧滑塌動(dòng)面滑動(dòng)土體自呈剛性轉(zhuǎn)棒動(dòng)在滑動(dòng)躁面上處啞于極限替平衡條協(xié)件假設(shè)條省件ORORCBA2.3粘性土路坡的穩(wěn)振定分析平衡條件（各力導(dǎo)對(duì)圓心O的力矩睬平衡）(1)滑動(dòng)力愿矩：(3)安全系數(shù)味：當(dāng)=0（粘土不排水強(qiáng)度）時(shí)，注：（其中是未知函數(shù)）(2)抗滑力構(gòu)矩：dW2.3粘性土坡遙的穩(wěn)定分摩析討論：ORdCBAW1當(dāng)0時(shí)，n是l(x,y)的函數(shù)贏，無(wú)法鋼得到Fs的理論賊解2其中圓心O及半徑R是任意假雀設(shè)的，還素必須計(jì)算嘆若干組（O,R）找到障最小安糞全系數(shù)——最可能滑皂動(dòng)面3適用于惰飽和軟義粘土，賭即=0情況ORdCBAW2.3粘性土儲(chǔ)坡的穩(wěn)雹定分析2條分法的嘩基本原理松及分析源起整體圓弧法：n

是l(x,y)的函數(shù)思路離散化分條條分法AORC

ibB-2-1012345672.3粘性土坡煤的穩(wěn)定分吊析安全系楚數(shù)定義AORC

ibB-2-101234567TiNi2.3粘性土疤坡的穩(wěn)植定分析PiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1未知數(shù)叫：條塊簡(jiǎn)瓜力＋作用點(diǎn)位欠置＝2(n-柜1)+(凳n-1)＝3n-3滑動(dòng)面上構(gòu)的力＋作用點(diǎn)的位置＝3n安全系創(chuàng)數(shù)F＝1方程數(shù)：靜力平衡＋力矩平漢衡＝3n滑動(dòng)面課上極限餃平衡條順件＝n4n6n-2未知數(shù)－貍方程數(shù)＝2n-付2hi2.3粘性土摘坡的穩(wěn)修定分析未知數(shù):6n-群2方程數(shù):4nPiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1hi1整體圓弧右滑動(dòng)法2瑞典條橡分法3畢肖普法4J等anb浪u法5Sp防ence盼r方法6M渡org梢ens脾ter購(gòu)n-P全ric曲e方法7陳祖煜的皂通用條分烘法8不平衡推硬力傳遞法9Sa儲(chǔ)rma方法n=13(n-捷1)+n放=4n-獸3(n-釋1)+店n=2碧n-1(n-己1)+搬n=2狂n-1(n-1追)-1+某n=2n奇-2(n-養(yǎng)1)+旦n=2剖n-1(n-孕1)-稿1+n吵=2n慮-22.3粘性土坡野的穩(wěn)定分槍析3瑞典條個(gè)分法（匪簡(jiǎn)單條浮分法）忽略所益有條間利作用力墻：2(n篇-1)壟+(n箏-1)＝3n-34n-卻3PiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1hi假定滑截動(dòng)面上約作用點(diǎn)巡壽位置：n未知數(shù):2n+1方程數(shù):4n假定：圓弧滑釋裂面；隆不考慮粗條間力2.3粘性土坡惜的穩(wěn)定分聽析徑向力段平衡：TiNiiWiAORC

ibB-2-101234567極限平衡妖條件：整體對(duì)都圓心的輛力矩平脅衡：滑動(dòng)力槳矩=抗滑力矩顯式表達(dá)圓心O，半徑R（如圖呼）分條：b=R摩/10編號(hào)：過(guò)裕圓心垂線姥為0#條中線列表計(jì)聚算liWii變化圓世心O和半徑RFs最小ENDTiNiiWiAORC

ibB-2-101234567計(jì)算步驟2.3粘性土督坡的穩(wěn)匯定分析瑞典條分澡法的討論TiNiiWiAORC

ibB-2-101234567(1)一些平衡黃條件不能翼滿足未知數(shù):2n+1方程數(shù):4n對(duì)0#土條T0N0W0>02.3粘性土坡慢的穩(wěn)定分縫析瑞典條分愿法的討論AORC

ibB-2-101234567(2)假設(shè)圓弧溉滑裂面，惡與實(shí)際滑棒裂面有差蘿別忽略條間余力，使得贊計(jì)算安全周系數(shù)Fs偏小假設(shè)圓弧捏滑裂面，峰使Fs偏大最終結(jié)果宿是Fs偏小，越大Fs越偏小一般情滋況下，F(xiàn)s偏小10%左右工程應(yīng)用踢中偏于安抱全2.3粘性土煎坡的穩(wěn)誰(shuí)定分析2.3粘性土捧坡的穩(wěn)掌定分析4畢肖甫（Bis謝hop）法忽略條間蘆切向力：n-12n-壞1PiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1hi假定滑動(dòng)巡壽面上作用賓點(diǎn)位置：n未知數(shù):4n-1方程數(shù):4n假定：圓弧滑裂微面；條間箏力切向力=02.3粘性土坡凍的穩(wěn)定分浴析Pihi+1TiNiiWiPi+1hiAORC

ibB-2-101234567∑Fz=0極限平誤衡條件方程組旨求解，唇得到：2.3粘性土炸坡的穩(wěn)盜定分析hi+1PiTiNiiWiPi+1hiAORC

ibB-2-101234567整體力矩殘平衡：Ni過(guò)圓心傲；Pi互相抵或消licosi=bi隱式表達(dá)AORC

ibB-2-101234567圓心O，半徑R設(shè)Fs=1.0計(jì)算mqi變化圓心O和半徑RFs最小END

計(jì)算No計(jì)算步驟2.3粘性土呼坡的穩(wěn)蜓定分析PiTiNiihi+1WiPi+1hiAORC

ibB-2-101234567畢肖甫認(rèn)法的討藍(lán)論(2)大多數(shù)片情況下溫是精確塊的未知數(shù):4n-脊1方程數(shù):4n(1)假設(shè)圓弧六滑裂面2.3粘性土坡滅的穩(wěn)定分刃析5簡(jiǎn)布（Janb職u）法條塊間冒力的作熊用點(diǎn)位船置：n-12n-1PiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1hi假定滑野動(dòng)面上裂作用點(diǎn)地位置：n未知數(shù):4n-鳥1方程數(shù):4nabhi推力線假定：假定各歇土條間歐推力作把用點(diǎn)連謀線為光竟滑連續(xù)濫曲線“推力征作用線獻(xiàn)”即假定丹了條塊赴間力的磁作用點(diǎn)娃位置2.3粘性土帖坡的穩(wěn)唱定分析PiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1hi極限平勸衡條件∑Fz=0∑Fx=02345678910111P0=0Pn=0NiTiPi方程組嶄求解P1=P1P2=P1+P2=P1+P2Pj=Pi(i=1,j)Pn=Pi=0(i=1,n)與Hi有關(guān)，但Hi可以通過(guò)厭每個(gè)土條趟的力矩平革衡由hi得到2.3粘性土譜坡的穩(wěn)造定分析PiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1hi2345678910111P0=0Pn=0簡(jiǎn)布法的線討論(1)任意形狀賞滑裂面，狗不一定是幻玉圓弧未知數(shù):4n-1方程數(shù):4n(2)計(jì)算較復(fù)械雜2.3粘性土坡酒的穩(wěn)定分夏析幾種方屑法總結(jié)方法整體圓弧法簡(jiǎn)單條分法畢肖普法簡(jiǎn)布法滑裂面形狀圓弧圓弧圓弧任意假設(shè)剛性滑動(dòng)體滑動(dòng)面上極限平衡忽略全部條簡(jiǎn)力忽略條間切向力條間力作用點(diǎn)位置適用性飽和軟粘土，=0一般均質(zhì)土一般均質(zhì)土任意精度/偏小10%誤差20~70%難以確定平衡條件整體力矩各條力矩各條垂向力/各條水平力2.4總應(yīng)力法攪與有效應(yīng)滅力法兩種分娃析方法鞋：有效應(yīng)力轉(zhuǎn)法：使用有效微應(yīng)力強(qiáng)度捧指標(biāo)c、前總應(yīng)力荷法：使用總蔬應(yīng)力強(qiáng)致度指標(biāo)cu、u或ccu、cu

總應(yīng)力法

有效應(yīng)力法無(wú)粘性土土壩施工期cu、u土壩滲流穩(wěn)定期土壩地震時(shí)ccu、cu1施工期土渠壩的邊坡載穩(wěn)定分析2.4總應(yīng)力垂法與有辣效應(yīng)力渾法(1)確定土壩瘦中超靜孔夸隙水壓力總應(yīng)力法凱：使用總應(yīng)訓(xùn)力強(qiáng)度指池標(biāo)cu、u有效應(yīng)撓力法：土壩中2.4總應(yīng)力法像與有效應(yīng)補(bǔ)力法(2)繪制等鍬孔壓圖(3)計(jì)算抗滑距穩(wěn)定安全亭系數(shù)瑞典條分升法孔壓項(xiàng)TiNiiWiui2穩(wěn)定滲流村期土壩的符邊坡穩(wěn)定鑄分析2.4總應(yīng)力聚法與有廈效應(yīng)力叨法方法1：取土骨架包作為隔離飼體特點(diǎn)：已形成傻穩(wěn)定滲睛流，流斜網(wǎng)可唯泉一確定J計(jì)算比糟較繁瑣2.4總應(yīng)力法豪與有效應(yīng)很力法方法2：將土水整蛙體作為隔兩離體等勢(shì)線浸潤(rùn)線h2ih1i

hti(1)土條在下喝游水位以網(wǎng)上時(shí)2.4總應(yīng)力法斬與有效應(yīng)膨力法等勢(shì)線浸潤(rùn)線(2)部分在下雄游水位以香下時(shí)h2ih1i

hti下游水位h3i2.5工程實(shí)際版中的邊坡友穩(wěn)定問(wèn)題1超固結(jié)粘赤土邊坡2軟弱夾層其它：最小安握全系數(shù)盲的搜索2.5工程實(shí)際腹中的邊坡體穩(wěn)定問(wèn)題1·初級(jí)方陡法：芒枚舉法2·解析法壯：?jiǎn)涡挝璺?、?fù)孝梯度法縮慧、DFP法3·隨機(jī)搜索堂法4·優(yōu)化方法糊：模擬退成火法、神憤經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法誕