第10章边坡稳定性

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1 概述,2 无粘性土土坡的稳定分析,3 粘性土土坡的稳定分析,本章主要内容,:,第,10,章 土坡的稳定性,坡顶,坡面,坡角,坡趾,坡高,具有倾斜面临空面的土体,土坡,土质均一，坡度不变，无地下水,简单土坡,坡肩,1,概述,1,天然土坡,江、河、湖、海岸坡,1,天然土坡,贵州洪家渡,山、岭、丘、岗、天然坡,2,人工土坡,挖方：沟、渠、坑、池,露天矿,2,人工土坡,填方：堤、坝、路基、堆料,土坡丧失其原有稳定性，一部分土体相对与另,一部分土体滑动的现象称滑坡。,滑坡,滑坡的根本原因,:,边坡中土体内部某个面上的剪应,力达到了它的抗剪强度。,滑坡,滑坡的形式,滑坡前征兆：坡顶下沉，坡脚隆起。,边坡稳定的因素：,1.,土体的类型：,c,、,大，土坡安全；,2.,边坡的几何形状：坡高越高、坡角越大越不安全；,3.,荷载：,4.,土体中水的影响：,降雨、蓄水、使岩土软化；水流冲刷使坡脚变陡；,存在渗透力；,5.,振动：爆破、地震引起土体抗剪强度减小。,的因素,造成土坡失稳,内在因素：,土体自身抗剪强度的降低,外在因素：,剪应力的增加,1996,年发生在美国加州的,La Conchita,，,因居民已提前撤离，,固未造成人员伤亡,城市中的滑坡问题（香港，重庆）,填方,挖方,1972,年香港宝城大厦因滑坡倒塌,江岸滑坡,开挖和填筑引起滑坡,滑动面形状：,无粘性土,:,平面,破裂面,均质粘性土,:,光滑曲面，圆弧,非,均质粘性土,:,复合滑动面,由多种土层组成或含软弱夹层的边坡若发生滑坡，,滑面形态复杂，一般称作,复合滑面,，复合滑面具,体形态要分析实际土层组成来预测,.,T,T,均质的无粘性土土坡，在干燥或完全浸水条件下，土粒间无粘结力,只要位于坡面上的土单元体能够保持稳定，则整个坡面就是稳定的,单元体稳定,T,T,土坡整体稳定,N,W,10.2,无粘性土坡的稳定性,边坡上土单元自重为,下滑力,:,抗滑力,安全系数,取,K,=1,得,（天然休止角）,T,所以当坡角小于土的内摩擦角时边坡稳定,.,均质无粘性土坡,N,为了保证土坡具有足够的安全储备，可取,K=1.3,1.5,思考：简单无粘性土的边坡稳定性主要取决于,(A),坡角,(B),坡高,(C),坡角和坡高,W,T,T,N,稳定条件：,T,(,T,),砂土的内摩擦角,抗滑力与滑动力的比值,安全系数,J,有渗流情况下的无粘性土土坡稳定（顺坡渗流）,10.3,粘性土土坡的稳定性,粘性土颗粒之间存在粘结力，导致土坡整块下滑趋势。,均质粘性土坡,发生滑坡时，其滑动面形状大多数为一近似于圆弧面的曲面。为了简化，在进行理论分析时通常采用,圆弧面,计算。,圆弧滑动面,:,坡脚圆,坡面圆,中点圆,图,10-4,均质粘性土层中的滑动面,a),坡脚圆,b),坡面圆,c),中点圆,10.3.1,整体圆弧滑动法,假定滑动面为圆柱面，截面为圆弧，利用土体极限平衡条件下的受力情况：,1.,基本原理,滑动圆弧,AD,的长度,N,f,W,R,O,C,a,A,D,B,对饱和粘土，在不排水剪条件下：,2.Fellenius,确定最危险滑动面圆心的方法,对于均质粘性土土坡，其最危险滑动面通过坡脚,=0,0,1),圆心位置在,EO,的延长线上,2),有时不一定在,ED,的延长线上，可能在其左右附近,确定最危险滑动面圆心位置,圆心位置由,1,，,2,确定,(,表,10-1),3.,稳定数法,土坡的稳定性相关因素,抗剪强度指标,c,和,、重度,、土坡的坡角,和坡高,h,泰勒（,Taylor,D.W,，,1937,）用图表表达影响因素的相互关系,稳定因数,土坡的临界高度或极限高度,根据不同的,绘出,与,N,s,的关系曲线,泰勒图表法适宜解决简单土坡稳定分析的问题：,已知坡角,及土的指标,c,、,、,，求稳定的坡高,H,；,已知坡高,H,及土的指标,c,、,、,，求稳定的坡角,。,10.3.2,瑞典条分法,e,f,c,d,i,i,O,C,R,A,B,H,对于非均质土坡或比较复杂的土坡、,0,的粘性土土坡，土体分层情况时，要确定滑动土体的重量及其重心位置比较困难，而且抗剪强度的分布不同，一般采用,条分法,分析。,各土条对滑弧圆心的抗滑力矩和滑动力矩,滑动土体分为若干垂直土条,土坡稳定安全系数,条分法,一、瑞典条分法的基本原理,1,、假设圆弧滑动面,确定圆心和半径,O,R,2,、把滑动土体分成若干条（条分法）,3,、取第,i,条土条进行受力分析,W,i,H,i,V,i,H,i+1,V,i+1,瑞典条分法,W,i,H,i,V,i,H,i+1,V,i+1,假设（静定化条件）各土条间,的合力,S,i,，,S,i+1,平行于滑动面，并且,相等（,S,i,=,S,i+1,),。,S,i,S,i+1,土条的静力平衡方程,垂直于滑动面,得,(1),土条的重力：,W,i,=r,i,b,i,h,i,下滑力：,(2),土条底面的法向力：,(3),抗滑力：,f,稳定安全系数,:,将整个滑动土体内各土条对圆心,o,点取力矩平衡：,f,K,（二）瑞典条分法计算步骤,2.,以,b=R/10,为宽度分条,3.,编号：过圆心垂线为,0#,条中线，右侧为正，编号递增；左侧为负，编号递减,4.,列表计算,l,i,、,W,i,、,i,以及安全系数,1.,初选圆心,O,和半径,R,6.,算至,K,最小结束。,5.,变化圆心,O,和半径,R,，返回,1,重复步骤,1,4,K,（三）瑞典条分法的讨论,2.,忽略了条间力，,所,计算安全系数,K,偏小，假设圆弧滑裂面，使,K,偏大，最终结果是,K,偏小，,越大(,条间力的抗滑作用越大,),K,越偏小,1.,假设圆弧滑裂面，与实际滑裂面有差别,一般情况下，,K,偏小10%左右工程应用中偏于安全,1.原理与特点,假设滑裂面为圆弧,不忽略条间作用力,在每条的滑裂面上满足极限平衡条件,每条上作用力在,y,方向（竖直）上静力平衡,总体对圆心,O,力矩平衡,设,X,i,=0,简化,Bishop,法，忽略条间切向力,三,、毕肖甫（,Bishop）,法,2,安全系数公式,其中,3.,毕肖甫法计算步骤,1.,初选圆心,O,，半径,R,2.,设,Fs=1.0,，计算,m,i,、,3.,若满足,4.,若不满足，令,重复步骤,2,5.,变化圆心,O,和半径,R,，返回,1,重复步骤,1,4,6.,算至,Fs,最小结束,则进行步骤,5,迭代法,A,O,R,C,i,b,B,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7,圆心,O,，半径,R,设,F,s,=1.0,计算,m,q,i,变化圆心,O,和半径,R,F,s,最小,END,计算,No,计,算,步,骤,方法,瑞典圆弧法,瑞典条分法,毕肖普法,滑裂面形状,圆弧,圆弧,圆弧,假设,刚性滑动体，滑动面上极限平衡,忽略条间力,考虑条间力,X,i,=0,（简布）,计算条件,软粘土不排水,一般均质土,一般均质土,误差分析,Fs,偏小,10,20%,X,i,=0,，误差,2%7%,各种方法的比较,杨布（,Janbu,）法,非圆弧条分法,折线滑动法,好好学习,天天向上,观音岩水电站铅厂滑坡,本工况是在初始工况,的基础上考虑地震的作用，,水位线位于滑坡之下,采用,Ordinary,、,Bishop,、,Janbu,三种方法计算所得的安全,系数分别为：,0.639,、,0.749,、,0.630,。表明该工况条,件下的滑坡体不稳定。,考虑水库蓄水到正常蓄水位时,采用,Ordinary,、,Bishop,、,Janbu,三种方法计算,所得的安全系数分别为：,0.573,、,0.594,、,0.569,。,表明该工况条件下的滑坡体不稳定。,