土力學(xué)：土坡和地基的穩(wěn)定性

1土坡和地基的穩(wěn)定性基本要求：掌握各種粘性土坡穩(wěn)定分析方法；熟悉無粘性土坡的穩(wěn)定性，土體抗剪指標(biāo)及安全系數(shù)的選擇；了解坡頂開裂、地下水滲流時的粘性土坡穩(wěn)定性，基礎(chǔ)連地基一起滑動的穩(wěn)定性及坡頂構(gòu)筑物的穩(wěn)定性。2024/10/182本章內(nèi)容10.1概述10.2無粘性土坡的穩(wěn)定性10.3粘性土坡的穩(wěn)定性10.4土坡穩(wěn)定性的影響因素10.5地基的穩(wěn)定性2024/10/18310.1概述1、土坡：具有傾斜坡面的土體。通常按平面應(yīng)變問題考慮，沿坡的縱向取單位長度計算。2、滑坡：土體沿著一個或多個滑動面的剪切破壞。

3、滑坡的原因：外部荷載作用、抗剪強度參數(shù)降低等。4、滑坡的機理：滑動面上剪應(yīng)力達到了抗剪強度。

5、滑動面：圓弧形、直線形、復(fù)合形。6、穩(wěn)定性分析方法：極限平衡分析無粘性土坡穩(wěn)定分析→粘性土坡穩(wěn)定分析→土坡穩(wěn)定影響因素→地基穩(wěn)定2024/10/18410.2無粘性土坡的穩(wěn)定性10.2.1無滲流土坡設(shè)土坡上土的脫離體自重為，則自重在法向和切向的分力分別為：分力是使土體向下滑動的力，阻止下滑的抗滑力是由垂直于坡面的法向分力引起的摩擦力。故穩(wěn)定安全系數(shù)為：

，，土坡處于極限平衡狀態(tài)；，，土坡就處于穩(wěn)定狀態(tài)。為了保證土坡有足夠的穩(wěn)定性，對基坑開挖值可采用1.3～1.5。2024/10/18510.2.2有滲流土坡當(dāng)土坡中有穩(wěn)定滲流時，坡面上單位體積土骨架受到滲透力作用。若滲流為順坡出流，，則安全系數(shù)為：當(dāng)坡面有順滲流時，無粘性土坡的安全系數(shù)降低約一半。2024/10/18610.3粘性土坡的穩(wěn)定性粘性土坡常用的穩(wěn)定分析方法有：整體圓弧滑動法（包括穩(wěn)定系數(shù)法）、瑞典條分法（包括總應(yīng)力法和有效應(yīng)力法）、畢肖普條分法、規(guī)范法、楊布法條分法、折線法。10.3.1整體圓弧滑動法（1）假定滑動面為圓弧面，進行整體圓弧滑動分析

對于飽和粘性土坡，在不排水條件下，，，故2024/10/187（2）Fellenius法確定最危險滑面當(dāng)時，最危險滑面通過坡腳，根據(jù)坡比由、確定。

當(dāng)時，最危險滑面通過坡腳，可能在EO的延長線上，搜索法確定最危險滑弧圓心和最小安全系數(shù)。2024/10/188（3）穩(wěn)定數(shù)法極限狀態(tài)時，均質(zhì)土坡的、坡角與穩(wěn)定數(shù)之間的關(guān)系曲線如P260圖10.7所示。其中[例題10.1]已知某土坡坡比為1：1（），土的。試確定該土坡的極限高度。解：根據(jù)和查得，從而。2024/10/18910.3.2瑞典條分法1、基本假設(shè)：

（1）圓弧滑動面；（2）滑動土條為剛體；（3）不考慮土條間作用力對平衡的影響。

2、土條的受力分析：（2）作用于土條底面的法向力，與重力分力為作用力與反作用力；（3）作用于土條底面的抗滑力

（1）土條重力：，可分解為沿滑面的法向力和切向力；（作用點在土條底部中點）2024/10/18103、安全系數(shù)根據(jù)力矩平衡條件，有即:則安全系數(shù)：或采用有效應(yīng)力法表示：2024/10/181110.3.3畢肖普條分法畢肖普簡化法也是一種圓弧滑動條分法，與瑞典條分法不同之處在于條間力的假設(shè)。1、受力分析（1）土條重力；（2）土條底面的抗剪力、有效法向力及孔隙水壓力；（3）土條兩側(cè)的法向力和及切向力和，作用點均在土條底面的中點。2024/10/18122、安全系數(shù)利用土條豎向力平衡條件和對滑弧圓心的整體力矩平衡條件求解安全系數(shù)。

根據(jù)土條的豎向力平衡條件，有：考慮到代入上式，可得：其中注意到條間力為內(nèi)力，對圓心取整體力矩平衡仍得，將及代入以上表達式，并整理，可得：2024/10/1813上式中是未知的，須估算其值并通過逐次逼近以求出。研究表明，忽略所產(chǎn)生的誤差僅為1%，如此得到應(yīng)用相當(dāng)普遍的簡化Bishop法公式：迭代求解3、方法評價計算合理；但不滿足所有的平衡條件，有誤差；也可用于總應(yīng)力分析，即去掉孔隙水壓力項并采用總應(yīng)力強度指標(biāo)。2024/10/181410.3.4規(guī)范圓弧條分法《公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ017-96）：滑動體分為地基和路堤兩部分；考慮某些外力如水平地震力作用；考慮路堤的加筋作用。（1）總應(yīng)力的圓弧條分法地基采用十字板剪或快剪指標(biāo)、；路堤采用快剪指標(biāo)、。路基部分路堤部分地震作用加筋作用區(qū)下滑力區(qū)下滑力2024/10/1815（2）有效固結(jié)應(yīng)力的圓弧滑動法地基及路堤均采用快剪指標(biāo)、，但考慮地基土在上覆路堤荷載作用下所引起的強度增長。地基強度增長（3）有效應(yīng)力法（準畢肖普法）地基采用有效抗剪指標(biāo)、，路堤采用快剪指標(biāo)、?？紤]地基中的孔隙水壓力、地基在路堤荷載作用下的強度增長及路堤中的加筋作用。有效指標(biāo)快剪指標(biāo)孔隙水壓力強度增長（固結(jié)度）加筋作用2024/10/181610.3.5楊布條分法當(dāng)土坡位于傾斜的基巖面之上或坡體內(nèi)部有軟弱夾層時，滑動面將呈非圓弧形狀。此時，可采用Janbu提出的適用于任意形狀滑動面的條分法。

1、受力分析（1）土條的重力；（2）土條兩側(cè)的法向力和切向力，法向力作用點位置已知；（3）土條底部的法向支持力與抗滑力。2024/10/18172、取力與力矩平衡求安全系數(shù)對土條底中點取力矩平衡，并略去高階微量：對以上5式聯(lián)立求解，、、、和為未知數(shù)，得：

式中將（6）代入（4），則得整個土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)：

土條豎向力平衡：（1）土條水平力平衡：（2）即（3）整個土坡，則

（4）土條底面上根據(jù)安全系數(shù)定義和莫爾－庫侖強度條件有：

（5）（6）迭代求解。2024/10/181810.3.6折線滑動法（1）適用于巖質(zhì)邊坡或下層為巖質(zhì)上層為粘性土的邊坡。（2）選擇不少于2個的代表性的斷面，計算剩余下滑力，從而進行相應(yīng)抗滑結(jié)構(gòu)的設(shè)計。（3）滑坡推力計算：（4）安全系數(shù)取值對地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級的取1.25，乙級取1.15，丙級取1.05.10.3.7各種方法的比較（認真閱讀）2024/10/181910.4土坡穩(wěn)定性的影響因素10.4.1土體抗剪指標(biāo)及穩(wěn)定安全系數(shù)的選擇根據(jù)現(xiàn)場土體的實際受力（施工條件）和排水條件，采用不同的試驗指標(biāo)，見P276表10-4。重要工程安全系數(shù)取較高值；指標(biāo)選用有效或考慮附加作用影響，安全系數(shù)可降低。10.4.2坡頂開裂時的土坡穩(wěn)定性開裂處產(chǎn)生靜水壓力（對粘性土坡），使滑動力矩增大；同時滑弧相應(yīng)縮短，使抗滑力矩減小。2024/10/182010.4.3土中水滲流時的土坡穩(wěn)定分析1、土坡部分浸水時

值計算與前述完全相同，只是浸潤線以下土的重度取有效重度。2、土坡兩側(cè)水位不同有滲流時穩(wěn)定分析中計入動水力：，方向同浸潤線平行，作用點位于形心。2024/10/182110.5地基的穩(wěn)定性可能出現(xiàn)地基穩(wěn)定問