土压力理论和土坡稳定分析课件

单击此处编辑母版标题样式,土压力理论和土坡稳定分析,哈尔滨工程大学 建筑工程学院 王滨生,滑坡的原因：,根本原因在于土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度，稳定平衡遭到破坏。剪应力达到抗剪强度的起因有三,剪应力增加,土体本身抗剪强度减小,静水力的作用,土坡稳定分析,边坡变形示意图,事故实例1,宝成铁路K190第三次滑坡后全貌,事故实例2,南昆铁路八渡滑坡,事故实例3,二郎山隧道东口坍塌使路面悬空,事故实例4,二郎山隧道西引道滑坡张裂缝,云南元磨高速公路K259三箐公隧道进口滑坡,事故实例5,开挖和填筑引起滑坡,事故实例6,深圳汕头高速公路K101滑坡推倒桩板墙,事故实例7,山西长治晋城高速公路K31砂泥岩顺层滑坡，体积达25万m3,事故实例8,北京珠海高速公路粤北段K108高边坡滑坡，治理费用2000余万元,事故实例9,黄土滑坡,事故实例10,砂泥岩切层滑坡,事故实例11,事故实例12,香港宝城大厦因滑坡倒塌,事故实例13,2001年5月1日20点30分，重庆武隆县基岩滑坡,世界重大滑坡灾害,发生地点,日期,滑坡类型,灾害情况,爪哇,1919,泥石流,5100人死亡，140个村庄被毁,中国甘肃,1920.12.16,黄土流,约20万人死亡,日本久礼,1945,1154人死亡,日本东京西南,1958,1100人死亡,秘鲁,1962.6.10,冰和岩石崩塌,3500多人死亡,意大利瓦伊昂,1963,岩石滑坡进入水库,约2600人死亡,巴西,1966,1000人死亡,巴西,1967,1700人死亡,秘鲁Yungay,1970.5.31,地震引起的碎屑崩塌,25000人死亡,哥伦比亚,1985.11,泥流,约22000人死亡,我国二十多年来滑坡灾害,滑坡名称,发生地点,发生时间,灾害情况,铁西滑坡,成昆铁西车站,1980,体积200万m,3,，中断交通40天，治理费2300万元,洒勒山滑坡,甘肃省东乡县,1983.3.7,体积5000m,3,，摧毁4个村庄，227个人死亡,鸡抓子滑坡,四川省云阳县,1982.7.18,体积1300万m,3,，治理费8500万元,新滩滑坡,湖北省秭归县,1985.6.12,体积3000万m,3,，摧毁新滩镇，因提前预报无伤亡,韩城电厂滑坡,陕西省韩城市,1985.3,体积500万m,3,，一二期治理费5000余万元,天水滑坡,甘肃省天水市,1990.8.21,体积60万m,3,，7人死亡，损失2000多万元,头寨沟滑坡,云南省昭通县,1992,体积400万m,3,，摧毁1个村庄,宝成线滑坡,宝成线K190,1992.5,体积30万m,3,，中断交通35天，改线花费8500万元,黄茨滑坡,甘肃省永靖县,1995.1.30,体积600万m,3,，摧毁71户民房，因提前预报无伤亡,岩口滑坡,贵州省印江县,1996.9.18,体积260万m,3,，堵断印江淹没上游一村镇,八渡车站滑坡,南昆线八渡,1997.7,体积500万m,3,，威胁车站安全，治理费9000万元,武隆基岩滑坡,重庆武隆县,2001.5.1,造成79人死亡，摧毁9层楼房一幢,作用于滑坡的因素,作用因素,对滑坡的作用,自,然,因,素,风化作用,岩土体的强度,降雨(雪),滑体重量和下滑力,；滑带土强度和抗滑力,；灌入裂缝产生静水压力；地下水位,地下水变化,滑带土孔隙水压力,；,减小抗滑力,；动水压力和下滑力,；潜蚀或溶蚀滑带抗滑力,河流冲刷,斜坡高度和坡脚陡度和应力,；抗滑支撑力,地震,下滑力,；抗滑力,；滑带土液化,崩塌加载,坡体重量和下滑力,；地表水下渗,人,为,因,素,开挖坡脚,坡脚应力,，抗滑力,坡上加载,坡体重量和下滑力,；地表水下渗,灌溉水下渗,滑体重量和下滑力,，地下水位,，滑带土孔隙压力,，抗滑力,采空塌陷,下滑力,；滑带松弛、地表水下渗，抗滑力,爆破振动,下滑力,；破坏滑带，抗滑力,破坏植被,地表水下渗和下滑力,，抗滑力,形态,排水,支挡,加固,滑动区搬出物质,抗滑区增加物质,减缓斜坡坡度,地表排水,渗水材料,坑道排水,种植植物,挡土墙,桩、墩,支撑扶壁,固定网,锚栓,土钉,锚杆,注浆,种植植物,国际岩土学会滑坡治理措施,抗滑挡墙,工程实例1,抗滑桩排,工程实例2,预应力锚索框架,工程实例3,锚索抗滑桩和锚索地梁,工程实例4,坡脚锚索抗滑桩，中部锚索框架,工程实例5,坡脚锚索抗滑桩，以上锚索地梁,工程实例6,同上,工程实例7,坡脚桩板墙,工程实例8,路下锚索抗滑桩，路上锚索框架,工程实例9,锚索框架,工程实例10,锚索框架与锚索桩结合,工程实例11,锚杆框架,工程实例12,六棱砖植草防护,工程实例13,边坡排水沟,工程实例14,工程实例15,泄水盲洞,平孔排水孔钻进,工程实例16,坡脚平孔排水,工程实例17,边坡上土单元自重为：,下滑力：,抗滑力：,安全系数：,当 时，干砂天然休止角=内摩擦角,所以当坡角小于土的内摩擦角时边坡稳定,无粘性土坡的稳定分析,1,z,瑞典圆弧法,基本假定,均质粘性土坡滑动时其滑动面常近似为圆弧形态。假定滑动面以上的土体为刚性体，即设计中不考虑滑动土体内部的相互作用力。假定土坡稳定属于平面应变问题。,粘性土坡的稳定分析1,费伦纽斯条分法,（瑞典条分法或Fellenius法）,1、假设圆弧滑动面，确定圆心和半径；,2、把滑动土体分成若干条（条分法）；,3、建立土条的静力平衡方程求解(取单位厚度计算）,O,R,W,i,E,i,X,i,E,i+1,X,i+1,粘性土坡的稳定分析2,粘性土坡的稳定分析3,假设各土条间的合力,S,i,，,S,i+1,平行于滑动面，并且相等（,S,i,=,S,i+1,)。,土条的静力平衡方程，垂直于滑动面,破滑动面上的土的抗剪强度：,W,i,E,i,X,i,E,i+1,X,i+1,S,i,S,i+1,考虑力距平衡对假设圆心O取矩,滑动力矩=抗滑力矩,粘性土坡的稳定分析4,粘性土坡的稳定分析5,简单土坡最危险滑动面,简单土坡,指土坡坡面单一、土质均匀的土坡。,根据土坡坡度或坡角,q,，由表5.2查,得相应的,a,，,b,角数值。,根据,a,角由坡角脚A点作AE线，使,EAB=,a,；根据,b,角，由坡顶B点,作BE线，使与水平线夹角为,b,。,AE与BE交点E，为,j,=0时土坡最,危险滑动面的圆心。,由坡脚A点竖直向下取H值，然后,向土坡方向水平线上取4.5H处为D点。,作DE直线向外延长线附近，为,j,0,时土坡最危险滑动面的圆心位置。,在DE延长线上选35点作为圆心，计算各自的土坡稳定安全系数，按一定的比例尺，将K的数值画在圆心O与DE正交的线上，并连成曲线。取曲线下凹处的最低点，作直线与DE正交。,同理，另一方向，即为所求最危险滑动面的圆心位置。,【例题】一均质粘性土坡，高5m，坡度为1:2，土的内摩擦角15,。,粘聚力10kPa，重度18kN/m3，试用条分法计算土坡的稳定安全系数。,例题,例题,【解】,(1)按比例结出土坡剖面图，假定滑弧圆心及相应的滑弧位置。因为是均质土坡，其坡度为1:2，由教材表5-2，查得,b,1,25,，,b,2,35,，作EO的延长线，在该延长线上取任一点O,1,作为第一次试算的滑弧中心，通过坡脚作相应的滑弧AC，其半径为R10.4m。,(2)将滑动土体ABC分成若干土条，并对土条进行编号。为了计算方便，土条宽度可取滑弧半径的1/10，即b0.1R1.04m。土条编号如例图所示。,(3)量出各土条中心高度,h,i,，并列表计算sin,a,i,，cos,a,i,等值(见下表)。,(4)量出滑弧中心角,q,80,，计算滑弧长度,(5)计算稳定安全系数K，将以上计算结果代入式，得到第一次试算的稳定安全系数。为,例题,(6)假定几个可能的滑动面，重复(1)(5)，分别计算相应的K值，其中K,min,所对应的滑动面则为最危险滑动面。当,K,min,1时，土坡是稳定的，根据工程性质，一般可取1.11.5。,由上述算例可知，土坡稳定计算工作量大。初学者计算一个滑动圆弧需2小时左右。大型水库土坝稳定计算，上、下游坝坡每一种水位需计算5080个滑动圆弧，画出安全系数的等高线，才能找出最小的安全系数K,min,。可见这种试算法工作量很大，可采用计算机求解。,例题,基坑支护技术,挡土结构：,1.重力坝式：用深层搅拌旋喷工艺，作挡土隔水，深度可达9.8m,2.各种板桩：木板桩、钢筋砼板桩、钢板桩，挡土，有一定的隔水作用,3.钢筋砼地下连续墙：有现场成槽浇注与成槽插入预制墙，挡土和隔水,4.就地灌注排桩：接搓不密贴，只起挡土作用,5.劲性水泥土桩（SMW工法）：水泥排桩中插入型钢，以型钢受力，水泥土作为隔水帷幕,6.其他挡土结构：喷锚护坡、钢桩插板,支撑结构：,1.钢支撑：用传统型钢支撑方法,2.钢筋砼支撑：适应不规则基坑体形，使挖土有较大空间,3.双向双股复加预应力钢管支撑：双股井字形接头解决传统钢支撑空间小的缺点,4.土锚杆（土钉）拉锚：挡土结构处侧向向基坑外土体深部打入锚杆，可施加预应力,基坑支护技术了解,上海新世纪商厦8m深基坑采用水泥土搅拌桩支护技术,基坑支护技术了解,水泥土搅拌桩支护技术,基坑支护技术了解,南京火车站综合楼悬臂式排桩支护,基坑支护技术了解,钢筋砼内撑支护技术,基坑支护技术了解,南京的振兴大厦钢管内撑支护技术,基坑支护技术了解,上海淮海中路处的香港广场地下连续墙支护技术,基坑支护技术了解,上海淮海中路处的香港广场地下连续墙加钢内撑,基坑支护技术了解,浦东开发区世界广场地下连续墙加钢内撑,基坑支护技术了解,1994.9,上海黄浦区某大厦基坑支护支撑破坏，地下连续墙倒塌。,基坑支护技术了解,角撑局部屈压,基坑支护技术了解,