邊坡穩(wěn)定性分析ppt版（共68頁(yè)）

1、10 基坑與邊坡工程學(xué)習(xí)本章的目的意義1.掌握各種誘發(fā)土體滑坡的因素;2.進(jìn)行土體邊坡的穩(wěn)定性分析和安全性評(píng)價(jià)；3.設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)、合理的人工邊坡;4.制定有效的邊坡整治措施。1 概述2 表層滑動(dòng)的穩(wěn)定分析3 深層滑動(dòng)的穩(wěn)定分析4 水對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響第八章 邊坡穩(wěn)定性分析主要內(nèi)容1 概述1天然土坡 江、河、湖、海岸坡一、土坡：具有傾斜面的土體貴州洪家渡 山、嶺、丘、崗、天然坡1天然土坡一. 土坡2人工土坡 挖方：溝、渠、坑、池露天礦一. 土坡一、土坡2人工土坡 填方：堤、壩、路基、堆料小浪底土石壩二. 滑坡什么是滑坡？為什么會(huì)滑坡？一部分土體在外因作用下，相對(duì)于另一部分土體滑動(dòng)二. 滑坡1滑坡的危害

2、： 土、巖體滑坡是重大的自然災(zāi)害 我國(guó)是滑坡災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家二. 滑坡-滑坡的主要形式紫坪鋪水庫(kù)2號(hào)泄洪洞出口滑坡云南徐村水電站溢洪道土坡滑坡 江岸崩塌滑坡江西省江新洲洲頭北側(cè)蹋岸三峽庫(kù)區(qū)滑坡問(wèn)題蓄水2001年，重慶市云陽(yáng)縣就發(fā)生了兩次大型滑坡，重慶市武隆邊坡失穩(wěn)造成79人死亡。國(guó)務(wù)院已經(jīng)決定撥款40億元，用于三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理。僅重慶就有150多個(gè)治理工程。1989年1月8日 坡高103m 地質(zhì):流紋巖中有強(qiáng)風(fēng)化的密集節(jié)理和一個(gè)小型不連續(xù)面。 事故:電站廠房比計(jì)劃推遲一年，修復(fù)時(shí)安裝了大量預(yù)應(yīng)力錨索。漫灣滑坡城市中的滑坡問(wèn)題（香港，重慶）填方挖方香港1900年建市，1977年成立土力工程署港

3、島1972 Po Shan 滑坡 ( 20,000 m3)(67 死、20 傷)Po Shan RoadConduit RoadNotewell RoadEarly 1972 滑坡前June 1972 滑坡后貴陽(yáng)沙沖路滑坡-平面滑動(dòng) 龍羊峽庫(kù)岸滑坡-平面+圓弧滑動(dòng)鹽池河邊坡破壞-崩塌2003年7月13日 三峽庫(kù)區(qū)沙鎮(zhèn)溪發(fā)生千將坪滑坡，致使24人失蹤。雪山崩塌滑坡各因素-實(shí)際圖 泥石(洪)流總是與暴雨或山洪相聯(lián)系，是在有足夠外部水流(或降雨)參與下形成的一種高密度“流體”。 泥石(洪)流坡面泥石流巖體崩塌過(guò)程示意圖下面是幾個(gè)巖土體滑坡過(guò)程的模擬圖：滑坡過(guò)程示意圖泥石流發(fā)展示意圖二. 滑坡2造成滑

4、坡的原因降雨、蓄水、使巖土軟化，壩背水坡浸潤(rùn)線存在滲透力1）振動(dòng)：地震、爆破2）土中含水量和水位變化3）水流沖刷：使坡腳變陡4）凍融：凍脹力及融化含水量升高5）人工開(kāi)挖：基坑、船閘、壩肩、隧洞出入口原因：(1)外界的作用破壞了土體原來(lái)的應(yīng)力平衡狀態(tài)，增大了滑動(dòng)面上的滑動(dòng)動(dòng)力；(2)土體抗剪強(qiáng)度由于受到外界各種因素的影響而降低。應(yīng)如何分析、判斷邊坡的穩(wěn)定性？ 土體滑坡形態(tài)格式各樣，主要取決于土的性質(zhì)和工程地質(zhì)構(gòu)造。1. 粗粒土坡的滑坡深度淺、形狀接近于平面;2. 粘性土滑坡面深度到坡體內(nèi)，均質(zhì)粘性土坡滑動(dòng)面的形狀按塑性理論分析為對(duì)數(shù)螺旋曲面，在計(jì)算中通常以圓弧面代替。3. 判斷邊坡的穩(wěn)定性，是以

5、計(jì)算滑動(dòng)土體的抗滑力和滑動(dòng)力的比值為依據(jù)。比值大于1為安全，等于1為達(dá)到極限狀態(tài)，小于1不安全。2 表層滑動(dòng)的穩(wěn)定性分析土坡對(duì)象：無(wú)粘性土破壞形式：表面淺層滑坡強(qiáng)度參數(shù)：內(nèi)摩擦角考察一無(wú)限長(zhǎng)坡，坡角為分析一微單元AWTNaA一. 無(wú)滲流的無(wú)限長(zhǎng)土坡1）微單元A自重: W=V2)沿坡滑動(dòng)力：3)對(duì)坡面壓力： (由于無(wú)限土坡兩側(cè)作用力抵消) 4）抗滑力： 5)抗滑安全系數(shù)： RNWANWTaWRNlh無(wú)滲流的無(wú)限長(zhǎng)土坡討論當(dāng)=時(shí)，F(xiàn)s=1.0，天然休止角可見(jiàn)安全系數(shù)與土容重?zé)o關(guān)與所選的微單元大小無(wú)關(guān)。 即坡內(nèi)任一點(diǎn)或平行于坡的任一滑裂面上安全系數(shù)Fs都相等思考題：干坡與靜水下，若坡中不變，F(xiàn)s有什

6、么變化二.有滲流情況(3) 抗滑力： (2) 滑動(dòng)力：2有滲流砂土邊坡安全系數(shù)(4) 抗滑安全系數(shù)： 滲透力平行坡面NWTAaWRNlhJRNWJ自重：滲透力：底面支撐力N，底面抗滑力R(1)取微單元A的土骨架為隔離體，作用力二.有沿坡滲流情況 與無(wú)滲流比較Fs減小近一倍注：意味著原來(lái)穩(wěn)定的坡，有沿坡滲流時(shí)可能破壞3. 討 論 與所選V大小無(wú)關(guān)，亦即在這種坡中各點(diǎn)安全系數(shù)相同 與容重有關(guān)aWTNAlh三. 本節(jié)小結(jié)邊坡對(duì)象：無(wú)粘性土土坡破壞形式：表面淺層滑坡分析方法：考慮為無(wú)限長(zhǎng)坡安全系數(shù)：3 深層滑動(dòng)的穩(wěn)定性分析土層性質(zhì)：粘性土、土質(zhì)均勻強(qiáng)度參數(shù)：粘聚力C，內(nèi)摩擦角破壞形式：實(shí)際滑坡表明，對(duì)

7、于粘性、均勻土坡，在平面應(yīng)變條件下，其滑動(dòng)面與圓?。▓A柱面）近似。OR一、概述總體說(shuō)有兩種分析方法：（1）整體圓弧滑動(dòng)法。主要適用于均質(zhì)簡(jiǎn)單土坡。所謂簡(jiǎn)單土坡是指土坡的坡度不變，頂面和地面水平，且土質(zhì)均勻，無(wú)地下水。（2）條分法。條分法對(duì)非均質(zhì)土坡、土坡外形復(fù)雜、土坡部分在水下情況均適用。 彼得森(K.E.Petterson)于1916首先提出，采用圓弧滑動(dòng)面分析土坡穩(wěn)定性。此后費(fèi)倫紐斯(W.Fellenius,1927)和泰勒(D.W.Taylor,1948)又做了一些改進(jìn)。二、圓弧滑動(dòng)面的整體穩(wěn)定分析基本概念 土坡在自重作用下產(chǎn)生如圖的滑動(dòng)，根據(jù)抗滑動(dòng)力矩和滑動(dòng)力矩的平衡關(guān)系，有土坡穩(wěn)定性

8、安全系數(shù)如下：圖8.7 土體的整體穩(wěn)定分析2.分析計(jì)算方法 均質(zhì)土 二維 圓弧滑動(dòng)面 滑動(dòng)土體呈剛性轉(zhuǎn)動(dòng) 在滑動(dòng)面上處于極限平衡狀態(tài)1）假設(shè)條件：圖8.8 土體的整體穩(wěn)定分析二、圓弧滑動(dòng)面的整體穩(wěn)定分析2）平衡條件（各力對(duì)O的力矩平衡）(1) 滑動(dòng)力矩：(3) 安全系數(shù)：當(dāng)=0（粘土不排水強(qiáng)度）時(shí)， (2) 抗滑力矩：fWROBdAC為AC弧二、圓弧滑動(dòng)面的整體穩(wěn)定分析討論:(1)當(dāng)0時(shí)，n是L(x,y)的函數(shù)，無(wú)法得到Fs的理論解(2)其中圓心O及半徑R是任意假設(shè)的，還必須計(jì)算若干組（O, R）找到最小安全系數(shù) 最可能滑動(dòng)面(3)適用于飽和粘土三、條分法的基本原理1原理則，無(wú)法求理論解，是

9、一個(gè)邊值問(wèn)題，應(yīng)通過(guò)數(shù)值計(jì)算解決。一個(gè)簡(jiǎn)化解決方法是將滑動(dòng)土體分成條條分法。實(shí)際是一種離散化計(jì)算方法整體圓弧法中的抗滑力矩：n是l(x,y)的函數(shù)，若n不為零AORCsbB-2-1012345672條分法中的力和求解條件Wi大小和方向已知；滑動(dòng)面上的Ni 、 Ti(含cili和Nitgi)大小未知；土條兩側(cè)，Ei Fi hi由前一個(gè)土條計(jì)算得出,Ei1、Fi1 、hi1未知；可見(jiàn)，作用在土條上的作用力有5個(gè)未知數(shù)，可以建立3個(gè)平衡方程，故為靜不定問(wèn)題。（1）未知量數(shù)目：WihiEihi+1Fi+1Ei+1NiTiFi(2) 力平衡條件（求解條件）簡(jiǎn)化計(jì)算方法：1.不考慮土條間的作用力，或只考慮

10、其中的一個(gè)；2.假設(shè)條間力的作用方向或規(guī)定Ei和Fi的比值；3.假定條塊間力的作用位置，hi已知。四. 簡(jiǎn)單條分法（瑞典條分法）1基本假設(shè)：費(fèi)倫紐斯假設(shè)土條兩側(cè)的合力相等，作用線重合，即土條兩側(cè)的作用力相互抵消。此時(shí)土條上的作用力僅有自重和滑動(dòng)面上的兩個(gè)分力。、2計(jì)算方法： 計(jì)算土條自重 將土條自重分解四. 簡(jiǎn)單條分法（瑞典條分法） 滑動(dòng)面上土的抗剪強(qiáng)度為：計(jì)算滑動(dòng)力矩和穩(wěn)定力矩: 計(jì)算土坡的穩(wěn)定安全系數(shù) 對(duì)于均質(zhì)土坡 3. 簡(jiǎn)單條分法計(jì)算步驟圓心O，半徑R（如圖）分條：b=R/10編號(hào)：過(guò)圓心垂線為0#條中線列表計(jì)算 li Wi i變化圓心O和半徑RFs最小ENDAORCsbB-2-1012

11、345674. 瑞典簡(jiǎn)單條分法的討論 忽略了條間力，所計(jì)算安全系數(shù)K值偏??； 假設(shè)圓弧滑裂面，使K值偏大；總體結(jié)果是K值偏小。 越大(條間的抗滑作用力越大)，K值越偏小。 假設(shè)圓弧滑裂面，與實(shí)際滑裂面有差別。一般情況下，F(xiàn)s偏小10%左右工程應(yīng)用中偏于安全 由于忽略了條塊間的作用力，只滿足力矩平衡，不滿足靜力平衡。四、畢肖普（Bishop）法 畢肖普（AWBishop）1955年提出的一種簡(jiǎn)化計(jì)算方法 。該方法可以考慮條塊間的作用力。但在考慮整個(gè)滑動(dòng)土體力矩平衡條件時(shí)，認(rèn)為各土條的作用力對(duì)圓心力矩之和為零。1. 原理與特點(diǎn) 假設(shè)滑裂面為圓弧 不忽略條間作用力 土條的滑裂面上滿足極限平衡條件 土

12、條在y方向上（豎直）達(dá)到靜力平衡 總體對(duì)圓心O力矩平衡四、畢肖普（Bishop）法四、畢肖普（Bishop）法2. 推導(dǎo)過(guò)程 豎向平衡條件： 若土條的穩(wěn)定安全系數(shù)為 K， 與滑動(dòng)面上的切向力相平衡的條件有： 參數(shù) 包含有K，是一超越方程。采用試算的方法。查曲線的方法。四、畢肖普（Bishop）法2. 推導(dǎo)過(guò)程簡(jiǎn)化四、畢肖普（Bishop）法畢肖普曲線mi 值曲線3. 畢肖甫法計(jì)算步驟圓心O，半徑R設(shè) K=1.0計(jì)算 mqiYESFs最小END計(jì)算K/NoYESNo四、畢肖普（Bishop）法4.小結(jié)滿足整體力矩平衡條件；滿足各條塊力的多邊形閉合條件，但不滿足條塊的力矩平衡；假設(shè)條塊間作用力只有

13、法向力沒(méi)有切向力；滿足極限平衡條件。得到的安全系數(shù)較瑞典條分法略高一些。費(fèi)倫紐斯最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心的確定方法五、圓弧滑動(dòng)面的整體穩(wěn)定分析土坡坡度（豎直:水平）坡角1:0.586029401:14528371:1.5334126351:2263425351:3182625351:4140225371:5111925371及2的取值 五、圓弧滑動(dòng)面的整體穩(wěn)定分析六. 幾種分析計(jì)算方法的總結(jié)七、邊坡穩(wěn)定分析圖解法土坡穩(wěn)定分析工作量很大，許多學(xué)者整理出坡高H、坡角、與土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c、和之間的關(guān)系，并繪制如圖關(guān)系，直接計(jì)算土坡穩(wěn)定性。即知道其中4個(gè)參數(shù)就可以計(jì)算剩余的數(shù)值。 4 水對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響 從本質(zhì)上講，水的浸入將使土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)降低、有效應(yīng)力減小，土體抗滑動(dòng)能力減小，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。 一、土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)及安全系數(shù)的選用抗剪強(qiáng)度指標(biāo)允許安全系數(shù)說(shuō)明固結(jié)快剪1.101.30土坡上超載q引起的抗滑力矩可全部采用或部分采用，視土體在q作用下固結(jié)程度而定；q引起的滑動(dòng)力矩應(yīng)全部計(jì)入三軸不排水剪1.301.50孔隙水壓力采用與計(jì)算情況相應(yīng)的數(shù)值十字板剪1.101.30需考慮因土體固結(jié)引起的強(qiáng)度增長(zhǎng)快剪1.001.20需考慮因土體固結(jié)引起的強(qiáng)度增長(zhǎng)；考慮土體的固結(jié)作用，可將計(jì)算得到的安全系數(shù)提高10%二、有水滲流時(shí)的土坡穩(wěn)定計(jì)算浸潤(rùn)線以下部分應(yīng)考慮