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文檔簡介
第二篇與第四章第1頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月第四章斜坡穩(wěn)定性分析及下滑推力計算目錄第一節(jié)穩(wěn)定性分析的常用方法第二節(jié).穩(wěn)定系數(shù)與安全系數(shù)第三節(jié)滑坡推力計算第四節(jié)抗剪強度參數(shù)的獲取第2頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)穩(wěn)定性分析的常用方法一.穩(wěn)定性分析的途徑與方法1.定性分析1)EG類比法:該法是將已有天然或人工邊坡的研究經(jīng)驗(包括穩(wěn)定的和破壞的),用于新研究邊坡的穩(wěn)定性分析。如:坡角、計算參數(shù)取值。類比法有經(jīng)驗性和地區(qū)性的特點,應用時必須全面分析已有邊坡和新邊坡兩者之間的EG條件的相似性和差異性。同時還應考慮工程的規(guī)模、類型等。第3頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月2).圖解法包括:赤平極射投影實體比例投影(孫玉科)摩擦圖(HOCK)塊體理論(GOODMAN)2.定量分析極限平衡法將滑體視為剛體,一般按平面破壞處理,有時也按契行破壞計算。簡單平面破壞雙滑塊型破壞階梯形破壞(折線形)圓弧形破壞
第4頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月處理方法:a.(巖石力學的一般方法)瑞典條分法:對土質邊坡,不考慮塊體間的相互作用;b.Bishop法:考慮塊體間的相互作用;c.傳遞系數(shù)法:處理折線形破壞邊坡;(最常用)d.等K,非等K。2)有限元法(位移法求解)單元的位移系數(shù)Fs穩(wěn)定性系數(shù)等直線圖第5頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月3)概率分析法基于影響邊坡穩(wěn)定性的各種因素具有可變性,因此,近二十年來概率法逐漸被用于邊坡穩(wěn)定性分析。視:slopestability問題——隨機過程影響因素(c、φ、邊坡尺寸、地下水位)——隨機變量
調查、試驗、分析各變量的分布函數(shù),從而確定邊坡穩(wěn)定狀態(tài)的概率值破壞概率:穩(wěn)定性系數(shù)Fs<1的概率Monte-Carlo模擬第6頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月二.常用定量方法--極限平衡法1.簡單平面破壞2.圓弧破壞--條分法3.折線形破壞--傳遞系數(shù)法(示意圖和計算公式)第7頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié).穩(wěn)定系數(shù)與安全系數(shù)一.定義穩(wěn)定性系數(shù)K--沿最危險破壞面作用的抗滑力與下滑力的比值。,邊坡的穩(wěn)定情況。安全系數(shù)KS--工程要求邊坡具有的穩(wěn)定系數(shù)。具有工程概念,不同性質的工程對邊坡安全性有不同的要求。一般:K>=KS二.安全系數(shù)的取值問題(KS)KS的取值在邊坡工程中具有更重要的技術經(jīng)濟意義!KS的取值涉及多種因素:勘察資料的準確性、完整性工程規(guī)模破壞后的后果施工控制的可靠性設計參數(shù)取值第8頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月由于涉及因素多而復雜,目前國內外對KS的取值不太統(tǒng)一。1.香港《邊坡巖土工程手冊》推薦的取值方案(1.0~1.4)新開挖邊坡KS取值表.
對生命產生的危險經(jīng)濟風險防止生命損失推薦的KS輕微的低的高的防止經(jīng)濟損失推薦的KS可忽視的>1.01.21.4低的1.21.21.4高的1.41.41.4注:在生命損失有高風險范圍的邊坡,當預計的地下水條件較差時,還要再取1.1的穩(wěn)定系數(shù)第9頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月為已有邊坡的分析和邊坡采取補救與加固措施而推薦的KS:對生命產生的風險防止生命損失推薦的KS輕微的低的高的>1.01.11.22.美國阿波羅尼亞咨詢工程公司推薦的KS(1975)危險可能性高中等低基于由實驗室測得的抗剪強度參數(shù)的設計1.51.41.3考慮到現(xiàn)場可能出現(xiàn)的最大地震加速度的設計1.21.11.0第10頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月4.E.HOCK等認為,在大部分采礦條件下,短期保持穩(wěn)定的邊坡KS取1.3,較永久的邊坡KS取1.55.G.S.GEDNEY等人提出,公路工程邊坡設計的KS一般在1.25-1.5之間。3.加拿大采礦部門推薦的KS(1972存在危險性不存在危險性建立在峰值抗剪強度參數(shù)上的設計1.51.3建立在殘余抗剪強度參數(shù)上的設計1.31.2考慮百年一遇的地震加速度的設計1.21.1第11頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月6.我國《巖土工程勘察規(guī)范》規(guī)定:1)新設計的邊坡:一級邊坡工程:1.3~1.5二級邊坡工程:1.15~1.30三級邊坡工程:1.05~1.152)驗算已有邊坡穩(wěn)定:KS=1.10~1.25,當需要對邊坡增大坡角或開挖坡腳時,應按新設計的邊坡選用KS值。7.《建筑物地基基礎設計規(guī)范》規(guī)定:對一級建筑物,KS取1.25;對二級建筑物取1.15;三級建筑物取1.05。第12頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月8.鐵道部《路基手冊》認為:KS取值一般介于1.05~1.25之間。9.《水利水電工程地質手冊》認為:土質邊坡KS不小于1.2~1.3;巖質邊坡不小于1.3~1.5。綜合上述資料,有以下特點:1.建議的KS值多在1.05~1.50之間;2.新設計的邊坡KS取值大于已有邊坡穩(wěn)定性驗算時的KS取值;3.造成生命財產損失風險高的邊坡Ks取值大于風險低的邊坡Ks取值;4.要求長期穩(wěn)定的邊坡的Ks值大于要求短期穩(wěn)定邊坡的Ks值;5.采用峰值抗剪強度參數(shù)計算時的Ks取大值時,采用殘余抗剪強度參數(shù)計算;6.Ks取值時需考慮所采用的計算方法及勘察、試驗資料的可靠性。第13頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)滑坡推力計算當需要在滑坡變形體前緣適當?shù)囟卧O置支護建筑物(如:擋土墻、抗滑樁等)時,必須計算出施加于支擋建筑物上的荷載,即滑坡變形體的推力。設推力在數(shù)值上相當于該支擋建筑物處的滑坡剩余下滑力。一、計算前提(1)每段滑體的下滑力方向與其所在條塊的滑面(帶)平行;(2)橫向按每1m寬計算,略去兩側的摩擦阻力不計;(3)視滑體為連續(xù)而無壓縮的介質,由后向前傳遞下滑力作整體滑動,不計滑體內部的局部應力作用;第14頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月(4)作用在任一分界面上的推力分布圖形,當滑體上層和下層的滑動速度大體一致時,可假定為矩形,對于軟塑體或塑流滑坡,底部滑速往往大于其表層,其推力分布圖形為三角形,介于上述兩種情形之間者,推力分布圖形可假定為梯形。二、計算公式如右圖:第15頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月式中:Pi,Pi-1--分別為第i塊、第i-1塊滑塊的剩余下滑力(KN/m),若第i塊前有支擋物,Pi即為作用在支擋物上的推力;Ks--安全系數(shù);--傳遞系數(shù);Ti--i塊下滑分力;Ri--i塊的抗滑力。其它也要考慮地震力、水的影響。三、注意事項1.當滑坡體具有多層滑動面(帶)時,應分別計算各滑動面的滑坡推力。第16頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月2.選擇滑坡變形體具代表性的縱剖面進行計算,縱剖面一般不宜少于3個,且應相互平行,其中應有一個是主滑斷面。3.根據(jù)不同斷面的計算推力設計相應的抗滑結構。4.滑帶(面)的強度指標,應以切合實際的試驗資料與反算結果互相核對后的數(shù)值為準,并應考慮日后可能出現(xiàn)的含水條件與巖土性質的變化。5.計算中1)當某塊的Ri>Ti,且Pi<0時,則認為該塊以上是穩(wěn)定的,不產生推力,故Pi不應往下傳遞,而應從Ti>Ri的塊段開始往下計算至最終塊段。2)當某塊的Ri>Ti,且Pi>0時,則Pi繼續(xù)往下傳遞。第17頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)抗剪強度參數(shù)的獲取一、試驗法現(xiàn)場試驗室內試驗:三軸、直剪、中剪二、類比法、經(jīng)驗法三、反算法--反分析法:綜合反算法和聯(lián)立方程求解法1.綜合反算法:假定滑坡變形體處于極限平衡狀態(tài),將滑動力與抗滑力均代入計算中,然后反求滑動面上的抗剪強度。第18頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月1)對粘性土,令Ψ=0,求綜合粘聚力C值;2)對非粘性土、裂隙控制的邊坡,令C=0,求綜合內摩擦角Ψ值;3)大部分滑帶土C,Ψ兼有,可根據(jù)經(jīng)驗,先假定C值,反求Ψ。按滑體厚度,C值的經(jīng)驗取法:滑體厚度C值(Kpa)55101015152020第19頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月2.聯(lián)立方程求解法為了能同時反求主滑段的C,Ψ值,在地質條件類似,運動狀態(tài)和過程類似和變形發(fā)育階段類似的斷面可以用滑坡推力公式聯(lián)立求解C,Ψ值。--同一滑坡可選擇距主滑面大致相等距離的兩個斷面建立方程,也可用用一性質的滑坡群中的兩個滑坡斷面聯(lián)立求解。推力公式:Pi=Pi-1Ψ
i+KSTi-Ri由于處于極限平衡狀態(tài),Ks=1,即最后一塊滑塊的剩余下滑力Pi=0,根據(jù)上述原則建立聯(lián)立方程組為:P1n-1Ψ
n+T1n–R1n=0(一斷面)P2n-1Ψ
n+T2n–R2n=0(二斷面)第20頁,課件共21頁,創(chuàng)作于2023年2月3.注意事項(具體操作)1)恢復極限平衡剖面反算是爭取對新近發(fā)生的滑坡:恢復滑前剖面,認為處于極限概率平衡狀態(tài)(k=1),求出C,Ψ。將反算的C,Ψ用于計算,評價滑動后坡體的穩(wěn)定性(精度較差)
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