土坡稳定分析 学习要求: 掌握土坡滑动失稳的机理,砂土土坡均值粘土土坡的整体 稳定分析方法和成层土土坡稳定分析条分法。 1.掌握无粘性土土坡的稳定性分析法 2.掌握粘性土土坡的圆弧稳定分析法及其它常用分析方法 基本内容: 土坡稳定性分析工程意义 无粘性土土坡稳定性分析 粘性土士坡稳定性分析 工程中的土坡稳定性计算
土坡稳定分析 学习要求： 掌握土坡滑动失稳的机理，砂土土坡均值粘土土坡的整体 稳定分析方法和成层土土坡稳定分析条分法。 1.掌握无粘性土土坡的稳定性分析法 2.掌握粘性土土坡的圆弧稳定分析法及其它常用分析方法 基本内容： ◼ 土坡稳定性分析工程意义 ◼ 无粘性土土坡稳定性分析 ◼ 粘性土土坡稳定性分析 ◼ 工程中的土坡稳定性计算
土坡稳定性分析工程意义 工程实际中的土坡包括天然土坡和人工土坡,天然土坡是指 天然形成的山坡和江河湖海的岸坡,人工土坡则是指人工开挖基 坑、基槽、路堑或填筑路堤、土坝形成的边坡。 土坡滑动失稳的原因一般有以下两类情况: 1.外界力的作用破坏了土体内原来的应力平衡状态。如基坑 的开挖、路堤的填筑、土坡顶面上作用外荷载、土体内水的渗流、 地震力的作用等也都会破坏土体内原有的应力平衡状态,导致土 坡坍塌。 2.土的抗剪强度由于受到外界各种因素的影响而降低,促使 土坡失稳破坏。如外界气候等自然条件的变化、土坡附近因打桩 、爆破或地震力的作用将引起土的液化或触变,使土的强度降低
工程实际中的土坡包括天然土坡和人工土坡，天然土坡是指 天然形成的山坡和江河湖海的岸坡，人工土坡则是指人工开挖基 坑、基槽、路堑或填筑路堤、土坝形成的边坡。 土坡滑动失稳的原因一般有以下两类情况： 1.外界力的作用破坏了土体内原来的应力平衡状态。如基坑 的开挖、路堤的填筑、土坡顶面上作用外荷载、土体内水的渗流、 地震力的作用等也都会破坏土体内原有的应力平衡状态，导致土 坡坍塌。 2.土的抗剪强度由于受到外界各种因素的影响而降低，促使 土坡失稳破坏。如外界气候等自然条件的变化、土坡附近因打桩 、爆破或地震力的作用将引起土的液化或触变，使土的强度降低。 土坡稳定性分析工程意义
影响土坡稳定的因素 影响土坡稳定有多种因素,包括土坡的边界条件、土质条 件和外界条件。具体因素分述如下: 1.士坡坡度:土坡坡度有两种表示方法:一种以高度与水 平尺度之比来表示,例如,1:2表示高度1m,水平长度为2m的 缓坡;另一种以坡角碳示,θ越小土坡越稳定,但不经济; 2.士坡高度:H越小,土坡越稳定; 3.土的性质:其性质越好,土坡越稳定; 4.气象条件;晴朗干燥土的强度大,稳定性好; 5地下水的渗透:土坡中存在与滑动方向渗透力,不利; 6.强烈地震:在地震区遇强烈地震,会使土的强度降低, 且地震力或使土体产生孔隙水压力,则对土坡稳定性不利
影响土坡稳定有多种因素，包括土坡的边界条件、土质条 件和外界条件。具体因素分述如下： 1.土坡坡度：土坡坡度有两种表示方法：一种以高度与水 平尺度之比来表示，例如，1：2表示高度1m，水平长度为2m的 缓坡；另一种以坡角q表示， q越小土坡越稳定，但不经济； 2.土坡高度：H越小，土坡越稳定； 3.土的性质：其性质越好，土坡越稳定； 4.气象条件：晴朗干燥土的强度大，稳定性好； 5.地下水的渗透：土坡中存在与滑动方向渗透力，不利； 6.强烈地震：在地震区遇强烈地震，会使土的强度降低， 且地震力或使土体产生孔隙水压力，则对土坡稳定性不利。 影响土坡稳定的因素
无粘性土土坡稳定性分析 1.基本假设 根据实际观测,由均质砂性土构成的土坡,破坏时滑动面 大多近似于平面,成层的非均质的砂类土构成的土坡,破坏时 的滑动面也往往近于一个平面,因此在分析砂性土的土坡稳定 时,一般均假定滑动面是平面,如下图所示。 B 所谓简单土坡是指土坡的坡 3度不变,顶面和底面都是水平 的,且土质均匀,无地下水
1.基本假设 根据实际观测，由均质砂性土构成的土坡，破坏时滑动面 大多近似于平面，成层的非均质的砂类土构成的土坡，破坏时 的滑动面也往往近于一个平面，因此在分析砂性土的土坡稳定 时，一般均假定滑动面是平面，如下图所示。 所谓简单土坡是指土坡的坡 度不变，顶面和底面都是水平 的，且土质均匀，无地下水。 无粘性土土坡稳定性分析
如上图所示的砂性土土坡,已知土坡高为H,坡角为B,土的 重度为y,土的抗剪强度 otano。若假定滑动面是通过坡脚4的 平面AC,AC的倾角为a,则可计算滑动土体ABC沿4C面上滑动 的稳 定安全系数K值。 沿土坡长度方向截取单位长度土坡,作为平面应变问题分析。 已知滑动土体ABC的重力为:W=y×(△ABC) W在滑动面AC上的平均法向分力N及由此产生的抗滑力T为 N=w cos B T=N tan o=w cosB tan o W在滑动面C上产生的平均下滑力7为:T= W sin B
如上图所示的砂性土土坡，已知土坡高为H，坡角为b，土的 重度为g，土的抗剪强度tf=stanj。若假定滑动面是通过坡脚A的 平面AC，AC的倾角为a，则可计算滑动土体ABC沿AC面上滑动 的稳 定安全系数K值。 沿土坡长度方向截取单位长度土坡，作为平面应变问题分析。 已知滑动土体ABC的重力为： W在滑动面AC上的平均法向分力N及由此产生的抗滑力Tf为： W在滑动面AC上产生的平均下滑力T为： j b j b tan cos tan cos T N W N W f = = = T =W sin b W = g (ABC)
土坡的滑动稳定安全系数/为: I Wcos B tan tan o K t wsin B tan B 安全系数K随倾角a而变化,而与坡高H无关。当G时滑动 稳定安全系数最小,工程中一般要求K≥1.1~1.5。 砂性土坡所能形成的最大坡角就是其内摩擦角,根据这一原 理,工程上可以通过堆砂锥体法确定砂土内摩擦角(自然休止 角)
土坡的滑动稳定安全系数K为： 安全系数K随倾角a而变化，而与坡高H无关。当a=b时滑动 稳定安全系数最小，工程中一般要求K≥1.1～1.5。 砂性土坡所能形成的最大坡角就是其内摩擦角，根据这一原 理，工程上可以通过堆砂锥体法确定砂土内摩擦角（自然休止 角）。 b j b b j tan tan sin cos tan = = = W W T T K f
粘性土土坡稳定性分析 均质粘性土土坡在失稳破坏时,其滑动面常常是一曲面, 通常近似于圆柱面,在横断面上则呈现圆弧形。实际土坡在滑 动时形成的滑动面与坡角b、地基土强度以及土层硬层的位置等 有关,一般可形成如下三种形式: 1坡脚圆(a);2.坡面圆(b);3中点圆(c)。 O 不双 /2 硬层 硬层 (c) 硬周
均质粘性土土坡在失稳破坏时，其滑动面常常是一曲面， 通常近似于圆柱面，在横断面上则呈现圆弧形。实际土坡在滑 动时形成的滑动面与坡角b、地基土强度以及土层硬层的位置等 有关，一般可形成如下三种形式： 1.坡脚圆（a）；2.坡面圆（b）；3.中点圆（c）。 粘性土土坡稳定性分析
在分析粘性土坡稳定性时,常常假定土坡是沿着圆弧破裂 面滑动,以简化土坡稳定验算的方法。目前常用的方法有:瑞 典圆弧法、条分法以及稳定数法。 1.瑞典圆弧法 对于均质简单土坡,其圆弧滑动体的稳定分析可采用整体 稳定分析法进行。所谓简单土坡是指土坡顶面与底面水平,坡 面B为一平面的士坡。 若可能的圆弧滑动面为AD,其圆心 为0,滑动圆弧半径为R。滑动土体ABCD 的重力为m它是促使土坡滑动的滑动 C ∝力。沿着滑动面AD上分布土的抗剪强度 τ将形成抗滑力不。将滑动力抗滑 力τ分别对滑动面圆心o取矩,得滑动 力矩M及抗滑力矩M
在分析粘性土坡稳定性时，常常假定土坡是沿着圆弧破裂 面滑动，以简化土坡稳定验算的方法。目前常用的方法有：瑞 典圆弧法、条分法以及稳定数法。 1.瑞典圆弧法 对于均质简单土坡，其圆弧滑动体的稳定分析可采用整体 稳定分析法进行。所谓简单土坡是指土坡顶面与底面水平，坡 面BC为一平面的土坡。 若可能的圆弧滑动面为AD，其圆心 为O，滑动圆弧半径为R。滑动土体ABCD 的重力为W，它是促使土坡滑动的滑动 力。沿着滑动面AD上分布土的抗剪强度 tf将形成抗滑力Tf。将滑动力W及抗滑 力tf 分别对滑动面圆心O取矩，得滑动 力矩Ms及抗滑力矩Mr
K M.LR三 1.1~1.5 M Wd 最危脸滑动面圆心位置的确定三 上述稳定安全系数是对于某一个假定滑动面求得的,因 此需要试算许多个可能的滑动面,相应于最小安全系数的滑动 面即为最危险滑动面。也可以采用如下费伦纽斯提出的近似方 法确定最危险滑动面圆心位置,但当坡形复杂时,一般还是采 用电算搜索的方法确定
最危险滑动面圆心位置的确定 上述稳定安全系数K是对于某一个假定滑动面求得的，因 此需要试算许多个可能的滑动面，相应于最小安全系数的滑动 面即为最危险滑动面。也可以采用如下费伦纽斯提出的近似方 法确定最危险滑动面圆心位置，但当坡形复杂时，一般还是采 用电算搜索的方法确定
a1s 45H 费伦纽斯近似确定最危险滑动面圆心位置的方法
费伦纽斯近似确定最危险滑动面圆心位置的方法