土力學(xué)與基礎(chǔ)工程第八章演示文稿

土力學(xué)與基礎(chǔ)工程第八章演示文稿當(dāng)前1頁，總共48頁。主要內(nèi)容概述無粘性土土坡穩(wěn)定分析粘性土土坡穩(wěn)定分析飽和粘性土土坡穩(wěn)定性分析討論當(dāng)前2頁，總共48頁。第1節(jié)概述邊坡指具有傾斜坡面的巖土體（天然邊坡、人工邊坡）由于邊坡表面傾斜，在巖土體自重及其它外力作用下，整個(gè)巖土體都有從高處向低處滑動(dòng)的趨勢。邊坡喪失其原有穩(wěn)定性，一部分巖土體相對另一部分巖土體發(fā)生滑動(dòng)的現(xiàn)象稱為滑坡（土坡、巖坡）當(dāng)前3頁，總共48頁。當(dāng)前4頁，總共48頁。當(dāng)前5頁，總共48頁。當(dāng)前6頁，總共48頁。當(dāng)前7頁，總共48頁。三峽庫區(qū)千將坪滑坡全貌照片當(dāng)前8頁，總共48頁。

暴雨過后，珠山山體滑坡

當(dāng)前9頁，總共48頁。當(dāng)前10頁，總共48頁。當(dāng)前11頁，總共48頁。土坡失穩(wěn)原因分析：

1、內(nèi)部因素

(1)斜坡的土質(zhì)：各種土質(zhì)的抗剪強(qiáng)度、抗水能力是不一樣的，如鈣質(zhì)或石膏質(zhì)膠結(jié)的土、濕陷性黃土等，遇水后軟化，使原來的強(qiáng)度降低很多

(2)斜坡的土層結(jié)構(gòu)：如在斜坡上堆有較厚的土層，特別是當(dāng)下伏土層(或巖層)不透水時(shí)，容易在交界上發(fā)生滑動(dòng)。

(3)斜坡的外形：突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下緩的凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，當(dāng)土坡不高時(shí)尚可直立，但隨時(shí)間和氣候的變化，也會逐漸塌落。當(dāng)前12頁，總共48頁。2、外部因素

(1)降水或地下水的作用：持續(xù)的降雨或地下水滲入土層中，使土中含水量增高，土中易溶鹽溶解，土質(zhì)變軟，強(qiáng)度降低；還可使土的重度增加，以及孔隙水壓力的產(chǎn)生，使土體作用有動(dòng)、靜水壓力，促使土體失穩(wěn)，故設(shè)計(jì)斜坡應(yīng)針對這些原因，采用相應(yīng)的排水措施。當(dāng)前13頁，總共48頁。(2)振動(dòng)的作用：如地震的反復(fù)作用下，砂土極易發(fā)生液化；粘性土，振動(dòng)時(shí)易使土的結(jié)構(gòu)破壞，從而降低土的抗剪強(qiáng)度；施工打樁或爆破，由于振動(dòng)也可使鄰近土坡變形或失穩(wěn)等。

(3)人為影響：因人類不合理開挖，特別是開挖坡腳；或開挖基坑、溝渠、道路邊坡時(shí)將棄土堆在坡頂附近；在斜坡上建房或堆放重物時(shí)，都可引起斜坡變形破壞。當(dāng)前14頁，總共48頁。第2節(jié)無粘性土坡穩(wěn)定分析一、一般情況下的無粘性土土坡由于無粘性土土粒之間無粘聚力，因此，只要位于坡面上的土單元能夠保持穩(wěn)定，則整個(gè)土坡就是穩(wěn)定的。當(dāng)前15頁，總共48頁。由上可見，對于均質(zhì)無粘性土坡，理論上土坡的穩(wěn)定性與坡高無關(guān)當(dāng)前16頁，總共48頁。二、有滲流作用時(shí)的無粘性土土坡當(dāng)坡面有順坡滲流作用時(shí)，無粘性土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)約降低一半。當(dāng)前17頁，總共48頁。第3節(jié)粘性土土坡穩(wěn)定性分析一、整體圓弧滑動(dòng)法粘性土由于土粒間存在粘聚力，發(fā)生滑坡時(shí)是整塊土體向下滑動(dòng)，坡面上任一單元體的穩(wěn)定條件不能用來代表整個(gè)土坡的穩(wěn)定條件。按平面問題考慮，將滑動(dòng)面以上土體看作剛體，并以它為脫離體，分析在極限平衡條件下其上各種作用力，而以整個(gè)滑動(dòng)面上的平均抗剪強(qiáng)度與平均剪應(yīng)力之比來定義土坡的安全系數(shù)。當(dāng)前18頁，總共48頁。當(dāng)前19頁，總共48頁。一般情況下，土的抗剪強(qiáng)度是隨著滑動(dòng)面上的法向力的改變而變化的。對于飽和粘土，在不排水剪條件下φu=0，則有τf=cu當(dāng)前20頁，總共48頁。k是任意假定某個(gè)滑動(dòng)面的抗滑安全系數(shù)，實(shí)際要求的是與最危險(xiǎn)滑動(dòng)面相對應(yīng)的最小安全系數(shù)假定若干滑動(dòng)面最小安全系數(shù)當(dāng)前21頁，總共48頁。最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心的確定β1β2ROβCB對于均質(zhì)粘性土土坡，其最危險(xiǎn)滑動(dòng)面通過坡腳

=0

圓心位置由β1，β2確定OCβ1β2βBHE2H4.5HK

>0

圓心位置在EO的延長線上

當(dāng)前22頁，總共48頁。條分法及其受力分析假定滑坡體和滑面以下土體均為不變形的剛體，滑面為連續(xù)面，滑面上各點(diǎn)的法向應(yīng)力采用條分法獲得，分析每一土條受力，根據(jù)滑塊剛體極限平衡條件，假定整個(gè)滑面上各點(diǎn)的安全系數(shù)相等，確定安全系數(shù)。當(dāng)前23頁，總共48頁。當(dāng)前24頁，總共48頁。

將土坡作為平面問題，對每個(gè)土條可分別列兩個(gè)正交方向的靜力平衡方程和一個(gè)力矩平衡方程3n個(gè)方程。當(dāng)前25頁，總共48頁。常用條分法的簡單假設(shè)瑞典條分法：假設(shè)滑動(dòng)面為圓弧面，不考慮條間力，即Ei=Xi=0，減少3n-3個(gè)未知數(shù)；簡化的bishop條分法：假設(shè)滑動(dòng)面為圓弧面，切向條間力Xi=0，減少n-1個(gè)未知數(shù)；楊布條分法：假設(shè)滑動(dòng)面為任意面，條件法向作用力的作用點(diǎn)在滑面以上1/3土條高度處，減少n-1個(gè)未知數(shù)；其他條分法：假設(shè)滑面為任意面，法向條間力和切向條間力之間為某種函數(shù)關(guān)系，減少n-1個(gè)未知數(shù)當(dāng)前26頁，總共48頁。二、瑞典條分法一、基本假設(shè)和基本公式當(dāng)前27頁，總共48頁。當(dāng)前28頁，總共48頁。若將整個(gè)滑動(dòng)土體內(nèi)各土條對圓心

取力矩平衡當(dāng)前29頁，總共48頁。二、成層土和坡頂有超載時(shí)安全系數(shù)計(jì)算當(dāng)前30頁，總共48頁。當(dāng)前31頁，總共48頁。當(dāng)前32頁，總共48頁。三、畢肖普條分法假定滑動(dòng)面為圓弧面，考慮了土條側(cè)面的作用力，假定各土條底部滑動(dòng)面上的抗滑安全系數(shù)相同，即等于滑動(dòng)面的平均安全系數(shù)。Bishop可采用了有效應(yīng)力方法推導(dǎo)公式，也可用總應(yīng)力分析當(dāng)前33頁，總共48頁。一、有效應(yīng)力分析當(dāng)前34頁，總共48頁。庫侖定律豎向力平衡當(dāng)前35頁，總共48頁。力矩平衡簡化后得：當(dāng)前36頁，總共48頁。非圓弧滑動(dòng)面土坡穩(wěn)定分析無粘性土坡滑面一般為平面，均質(zhì)粘性土坡滑面一般為圓弧面當(dāng)邊坡中存在明顯的軟弱夾層時(shí)，或在層面傾斜的巖面上填筑土堤、挖方中遇到裂隙比較發(fā)育的巖土體或有老滑坡體等滑坡將在軟弱面上發(fā)生，其破壞面將與圓柱面相差甚遠(yuǎn)。圓弧滑動(dòng)分析的瑞典條分法和Bishop法不再適用楊布和不平衡推力傳遞法當(dāng)前37頁，總共48頁。四、楊布普遍條分法（一）基本假設(shè)和受力分析假定土條間合力作用點(diǎn)位置為已知，這樣減少了n-1個(gè)未知量。條間作用點(diǎn)位置對土坡穩(wěn)定安全系數(shù)影響不大，一般假定其作用于土條底面以上1/3高度處，這些作用點(diǎn)連線稱為推力線。當(dāng)前38頁，總共48頁。當(dāng)前39頁，總共48頁。豎向力平衡力矩平衡水平向力平衡當(dāng)前40頁，總共48頁。安全系數(shù)的定義和莫爾－庫侖準(zhǔn)則安全系數(shù)當(dāng)前41頁，總共48頁。五、不平衡推力傳遞法（一）基本假設(shè)和受力分析山區(qū)土坡往往覆蓋在起伏變化的基巖上，土坡失穩(wěn)多數(shù)沿這些界面發(fā)生，形成折線滑動(dòng)面，對這類邊坡的穩(wěn)定分析可采用不平衡推力傳遞法。假定條間力的合力與上一土條底面平行，這樣就確定了條間力的作用方向，減少了n-1個(gè)未知量，然后根據(jù)各分條力的平衡條件，逐條向下推求，直至最后一條土條的作用力為零。當(dāng)前42頁，總共48頁。當(dāng)前43頁，總共48頁。（二）計(jì)算公式推導(dǎo)力平衡莫爾庫侖準(zhǔn)則問題：此處安全系數(shù)如何定義？當(dāng)前44頁，總共48頁。當(dāng)前45頁，總共48頁。（三）計(jì)算步驟不平衡推力傳遞法計(jì)算時(shí)，先假設(shè)安全系數(shù)為1，然后從坡頂?shù)囊粭l開始逐條向下推求Pi，直至求出最后一條的推力Pn，Pn必須為零，否則要重新假定安全系數(shù)，重新計(jì)算。使用不平衡推力法計(jì)算時(shí)，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)可根據(jù)土的性