土力學(xué)原理-土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性（土力學(xué)課件）

任務(wù)12土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性學(xué)容Content概述無粘性土坡的穩(wěn)定分析粘性土坡的穩(wěn)定分析123習(xí)內(nèi)教學(xué)目標(biāo)1.學(xué)會(huì)無粘性土坡的穩(wěn)定分析2.知道粘性土坡的穩(wěn)定分析3.知道土坡穩(wěn)定分析的幾個(gè)問題無粘性土坡的穩(wěn)定分析粘性土坡的穩(wěn)定分析粘性土坡的穩(wěn)定分析重點(diǎn)難點(diǎn)一、概述天然土坡人工土坡由于地質(zhì)作用而自然形成的土坡在天然土體中開挖或填筑而成的土坡山坡、江河岸坡路基、堤壩坡底坡腳坡角坡頂坡高土坡穩(wěn)定分析問題(1)外界作用使土體內(nèi)部剪應(yīng)力加大。(2)土體抗剪強(qiáng)度降低路塹或基坑的開挖;堤壩施工中上部填土荷重、坡頂荷載的增加;降雨導(dǎo)致土體內(nèi)水的滲流力和重度增加;地震、打樁引起的動(dòng)力荷載.超孔隙水壓力的產(chǎn)生;氣候變化產(chǎn)生的干裂、凍融;粘土夾層因雨水等侵入而軟化;粘性土因蠕變土體強(qiáng)度降低土坡滑動(dòng)失穩(wěn)原因:土坡滑動(dòng)失穩(wěn)原因土坡滑動(dòng)失穩(wěn)原因:(2)土體抗剪強(qiáng)度降低案例導(dǎo)學(xué)1955年8月18日，寶雞臥龍寺車站，因連日降雨，造成車站附近黃土崖坡土體產(chǎn)生了2千萬m3的滑坡體向南滑動(dòng)（圖9-1），導(dǎo)致鐵路線向南推移110米，并掩埋了隴海鐵路線臥龍寺段線路。土坡滑動(dòng)失穩(wěn)原因土坡滑動(dòng)失穩(wěn)原因:(2)土體抗剪強(qiáng)度降低案例導(dǎo)學(xué)據(jù)記載，三峽附近的新灘鎮(zhèn)一帶曾多次發(fā)生崩塌與滑動(dòng)現(xiàn)象，最近一次是在1984年6月12日凌晨3時(shí)35分，北岸山坡產(chǎn)生0.3億m3土石滑動(dòng)，其中100萬m3沖入長(zhǎng)江，堵航4～5天。二、無粘性土坡的穩(wěn)定性分析TT均質(zhì)的無粘性土土坡，在干燥或完全浸水條件下，土粒間無粘結(jié)力只要位于坡面上的土單元體能夠保持穩(wěn)定，則整個(gè)坡面就是穩(wěn)定的單元體穩(wěn)定T

>T土坡整體穩(wěn)定NW二、無粘性土坡的穩(wěn)定性分析WTT'N穩(wěn)定條件：T>T砂土的內(nèi)摩擦角抗滑力與滑動(dòng)力的比值

安全系數(shù)為了保證土坡具有足夠的安全儲(chǔ)備，可取Ks=1.25~1.5某工程位于一均質(zhì)無粘性土坡上，土的飽和重度γsat=20.2kN/m3，內(nèi)摩擦角φ=30°，考慮地震作用和其他地質(zhì)條件改變等因素，取用該土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)為1.2，試用計(jì)算方法論證土坡在天然情況下的安全坡度是多少？案例二、無粘性土坡的穩(wěn)定性分析解：由公式（5-1）得tgβ=tgφ/K=0.557/1.2=0.464所以β=24°54ˊ三、粘性土坡的穩(wěn)定性分析均質(zhì)粘性土坡發(fā)生滑坡時(shí)，其滑動(dòng)面形狀大多數(shù)為一近似于圓弧面的曲面。為了簡(jiǎn)化。在進(jìn)行理論分析時(shí)通常采用圓弧面計(jì)算。瑞典圓弧法（Petterson，1915）費(fèi)倫紐斯法（Fellenius，1927）穩(wěn)定數(shù)法（Taylor，1937）條分法（Terzaghi，1936；Bishop，1955）三、粘性土坡的穩(wěn)定性分析1.園弧滑動(dòng)體整體穩(wěn)定分析法2.條分法1.有軟弱層或巖層時(shí)為復(fù)合滑動(dòng)面2.均質(zhì)粘土層時(shí)為園弧滑動(dòng)面：坡腳園、坡面園、中點(diǎn)園滑動(dòng)面分析方法圖8-4均質(zhì)粘性土層中的滑動(dòng)面a)坡腳圓b)坡面圓c)中點(diǎn)圓三、粘性土坡的穩(wěn)定性分析（一）整體圓弧滑動(dòng)法土坡穩(wěn)定分析假定滑動(dòng)面為圓柱面，截面為圓弧，利用土體極限平衡條件下的受力情況：

滑動(dòng)面上的最大抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比

——滑動(dòng)圓弧AD的長(zhǎng)度NfWROCaADB粘性土土坡滑動(dòng)前，坡頂常常出現(xiàn)豎向裂縫

CRdBAWfONA

z0深度近似采用土壓力臨界深度

裂縫的出現(xiàn)將使滑弧長(zhǎng)度由AC減小到A

C，如果裂縫中積水，還要考慮靜水壓力對(duì)土坡穩(wěn)定的不利影響

K是任意假定某個(gè)滑動(dòng)面的抗滑安全系數(shù)，實(shí)際要求的是與最危險(xiǎn)滑動(dòng)面相對(duì)應(yīng)的最小安全系數(shù)

假定若干滑動(dòng)面

最小安全系數(shù)

三、粘性土坡的穩(wěn)定性分析（二）畢肖普條分法對(duì)于非均質(zhì)土坡或比較復(fù)雜的土坡、

>0的粘性土土坡，土體分層情況時(shí)，要確定滑動(dòng)土體的重量及其重心位置比較困難，而且抗剪強(qiáng)度的分布不同，一般采用條分法分析1、條分法efcdiβiOCRABH各土條對(duì)滑弧圓心的抗滑力矩和滑動(dòng)力矩滑動(dòng)土體分為若干垂直土條土坡穩(wěn)定安全系數(shù)條分法1.按比例繪出土坡剖面2.任選一圓心O，確定滑動(dòng)面，將滑動(dòng)面以上土體分成幾個(gè)等寬或不等寬土條3.土條i上的作用力包括cdfeliXiEiXi+1Ei+1NiTiWi靜力平衡假設(shè)土條兩側(cè)作用力大小相等,作用線重合OCDRBAaiWiNiTiαiτfief1）土條重力Wi，大小、方向、位置已知；

2）兩側(cè)法向力Ei，Ei+1,其中Ei+1大小,位置未知，3）豎向剪力Xi,Xi+1，Xi+1大小未知；

4）滑動(dòng)面ef上Ni，Ti，作用于ef中點(diǎn)，大小未知。條分法分析步驟三、粘性土坡的穩(wěn)定性分析efcdiβiOCRABHcdfeliXiPiXi+1Pi+1NiTi1.滑動(dòng)面的總滑動(dòng)力矩2.滑動(dòng)面的總抗滑力矩3.確定安全系數(shù)條分法是一種試算法，應(yīng)選取不同圓心位置和不同半徑進(jìn)行計(jì)算，求最小的安全系數(shù)。步驟為:假定一K值→代入公式求得一K′值→比較K與K′,若不相等→以K′代替K代入重新求K′→再比較,直至K、K′相符為止,常借助計(jì)算計(jì)算.2、簡(jiǎn)化的畢肖普條分法

=0

>0

1)圓心位置在EO的延長(zhǎng)線上2)有時(shí)不一定在ED的延長(zhǎng)線上，可能在其左右附近確定最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓新位置圓心位置由β1，β2確定(表8-1)（三）費(fèi)倫紐斯確定最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心的方法對(duì)于均質(zhì)粘性土土坡，其最危險(xiǎn)滑動(dòng)面通過坡腳

土坡的穩(wěn)定性相關(guān)因素抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c和

、重度

、土坡的尺寸坡角

和坡高H泰勒（Taylor,D.W，1937）用圖表表達(dá)影響因素的相互關(guān)系穩(wěn)定因數(shù)土坡的臨界高度或極限高度根據(jù)不同的

繪出

與Ns的關(guān)系曲線

泰勒?qǐng)D表法適宜解決簡(jiǎn)單土坡穩(wěn)定分析的問題：①已知坡角

及土的指標(biāo)c、

、

，求穩(wěn)定的坡高H②已知坡高H及土的指標(biāo)c、

、

，求穩(wěn)定的坡角

③已知坡角

、坡高H及土的指標(biāo)c、

、

，求穩(wěn)定安全系數(shù)K（四）泰勒分析法學(xué)習(xí)小結(jié)1、概述3、粘性土坡的穩(wěn)定分析學(xué)習(xí)小結(jié)2、無粘性土坡的穩(wěn)定分析土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性學(xué)容Content概述無粘性土坡的穩(wěn)定分析粘性土坡的穩(wěn)定分析123習(xí)內(nèi)一、概述天然土坡人工土坡由于地質(zhì)作用而自然形成的土坡在天然土體中開挖或填筑而成的土坡山坡、江河岸坡路基、堤壩坡底坡腳坡角坡頂坡高土坡穩(wěn)定分析問題(1)外界作用使土體內(nèi)部剪應(yīng)力加大。(2)土體抗剪強(qiáng)度降低路塹或基坑的開挖;堤壩施工中上部填土荷重、坡頂荷載的增加;降雨導(dǎo)致土體內(nèi)水的滲流力和重度增加;地震、打樁引起的動(dòng)力荷載.超孔隙水壓力的產(chǎn)生;氣候變化產(chǎn)生的干裂、凍融;粘土夾層因雨水等侵入而軟化;粘性土因蠕變土體強(qiáng)度降低土坡滑動(dòng)失穩(wěn)原因:土坡滑動(dòng)失穩(wěn)原因土坡滑動(dòng)失穩(wěn)原因:(2)土體抗剪強(qiáng)度降低案例導(dǎo)學(xué)1955年8月18日，寶雞臥龍寺車站，因連日降雨，造成車站附近黃土崖坡土體產(chǎn)生了2千萬m3的滑坡體向南滑動(dòng)，導(dǎo)致鐵路線向南推移110米，并掩埋了隴海鐵路線臥龍寺段線路。據(jù)記載，三峽附近的新灘鎮(zhèn)一帶曾多次發(fā)生崩塌與滑動(dòng)現(xiàn)象，最近一次是在1984年6月12日凌晨3時(shí)35分，北岸山坡產(chǎn)生0.3億m3土石滑動(dòng)，其中100萬m3沖入長(zhǎng)江，堵航4～5天。案例導(dǎo)學(xué)二、無粘性土坡的穩(wěn)定性分析TT均質(zhì)的無粘性土土坡，在干燥或完全浸水條件下，土粒間無粘結(jié)力只要位于坡面上的土單元體能夠保持穩(wěn)定，則整個(gè)坡面就是穩(wěn)定的單元體穩(wěn)定T

>T土坡整體穩(wěn)定NW二、無粘性土坡的穩(wěn)定性分析WTT'N穩(wěn)定條件：T>T砂土的內(nèi)摩擦角抗滑力與滑動(dòng)力的比值

安全系數(shù)為了保證土坡具有足夠的安全儲(chǔ)備，可取Ks=1.25~1.5某工程位于一均質(zhì)無粘性土坡上，土的飽和重度γsat=20.2kN/m3，內(nèi)摩擦角φ=30°，考慮地震作用和其他地質(zhì)條件改變等因素，取用該土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)為1.2，試用計(jì)算方法論證土坡在天然情況下的安全坡度是多少？案例二、無粘性土坡的穩(wěn)定性分析解：由公式（5-1）得tgβ=tgφ/K=0.557/1.2=0.464所以β=24°54ˊ三、粘性土坡的穩(wěn)定性分析均質(zhì)粘性土坡發(fā)生滑坡時(shí)，其滑動(dòng)面形狀大多數(shù)為一近似于圓弧面的曲面。為了簡(jiǎn)化。在進(jìn)行理論分析時(shí)通常采用圓弧面計(jì)算。瑞典圓弧法（Petterson，1915）費(fèi)倫紐斯法（Fellenius，1927）穩(wěn)定數(shù)法（Taylor，1937）條分法（Terzaghi，1936；Bishop，1955）三、粘性土坡的穩(wěn)定性分析1.園弧滑動(dòng)體整體穩(wěn)定分析法2.條分法1.有軟弱層或巖層時(shí)為復(fù)合滑動(dòng)面2.均質(zhì)粘土層時(shí)為園弧滑動(dòng)面：坡腳園、坡面園、中點(diǎn)園滑動(dòng)面分析方法圖8-4均質(zhì)粘性土層中的滑動(dòng)面a)坡腳圓b)坡面圓c)中點(diǎn)圓三、粘性土坡的穩(wěn)定性分析（一）整體圓弧滑動(dòng)法土坡穩(wěn)定分析假定滑動(dòng)面為圓柱面，截面為圓弧，利用土體極限平衡條件下的受力情況：

滑動(dòng)面上的最大抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比

——滑動(dòng)圓弧AD的長(zhǎng)度NfWROCaADB三、粘性土坡的穩(wěn)定性分析（二）畢肖普條分法對(duì)于非均質(zhì)土坡或比較復(fù)雜的土坡、

>0的粘性土土坡，土體分層情況時(shí)，要確定滑動(dòng)土體的重量及其重心位置比較困難，而且抗剪強(qiáng)度的分布不同，一般采用條分法分析一、條分法efcdiβiOCRABH各土條對(duì)滑弧圓心的抗滑力矩和