土力學(xué)原理-土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性（土力學(xué)課件）

任務(wù)12土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性學(xué)容Content概述無粘性土坡的穩(wěn)定分析粘性土坡的穩(wěn)定分析123習(xí)內(nèi)教學(xué)目標1.學(xué)會無粘性土坡的穩(wěn)定分析2.知道粘性土坡的穩(wěn)定分析3.知道土坡穩(wěn)定分析的幾個問題無粘性土坡的穩(wěn)定分析粘性土坡的穩(wěn)定分析粘性土坡的穩(wěn)定分析重點難點一、概述天然土坡人工土坡由于地質(zhì)作用而自然形成的土坡在天然土體中開挖或填筑而成的土坡山坡、江河岸坡路基、堤壩坡底坡腳坡角坡頂坡高土坡穩(wěn)定分析問題(1)外界作用使土體內(nèi)部剪應(yīng)力加大。(2)土體抗剪強度降低路塹或基坑的開挖;堤壩施工中上部填土荷重、坡頂荷載的增加;降雨導(dǎo)致土體內(nèi)水的滲流力和重度增加;地震、打樁引起的動力荷載.超孔隙水壓力的產(chǎn)生;氣候變化產(chǎn)生的干裂、凍融;粘土夾層因雨水等侵入而軟化;粘性土因蠕變土體強度降低土坡滑動失穩(wěn)原因:土坡滑動失穩(wěn)原因土坡滑動失穩(wěn)原因:(2)土體抗剪強度降低案例導(dǎo)學(xué)1955年8月18日，寶雞臥龍寺車站，因連日降雨，造成車站附近黃土崖坡土體產(chǎn)生了2千萬m3的滑坡體向南滑動（圖9-1），導(dǎo)致鐵路線向南推移110米，并掩埋了隴海鐵路線臥龍寺段線路。土坡滑動失穩(wěn)原因土坡滑動失穩(wěn)原因:(2)土體抗剪強度降低案例導(dǎo)學(xué)據(jù)記載，三峽附近的新灘鎮(zhèn)一帶曾多次發(fā)生崩塌與滑動現(xiàn)象，最近一次是在1984年6月12日凌晨3時35分，北岸山坡產(chǎn)生0.3億m3土石滑動，其中100萬m3沖入長江，堵航4～5天。二、無粘性土坡的穩(wěn)定性分析TT均質(zhì)的無粘性土土坡，在干燥或完全浸水條件下，土粒間無粘結(jié)力只要位于坡面上的土單元體能夠保持穩(wěn)定，則整個坡面就是穩(wěn)定的單元體穩(wěn)定T

>T土坡整體穩(wěn)定NW二、無粘性土坡的穩(wěn)定性分析WTT'N穩(wěn)定條件：T>T砂土的內(nèi)摩擦角抗滑力與滑動力的比值

安全系數(shù)為了保證土坡具有足夠的安全儲備，可取Ks=1.25~1.5某工程位于一均質(zhì)無粘性土坡上，土的飽和重度γsat=20.2kN/m3，內(nèi)摩擦角φ=30°，考慮地震作用和其他地質(zhì)條件改變等因素，取用該土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)為1.2，試用計算方法論證土坡在天然情況下的安全坡度是多少？案例二、無粘性土坡的穩(wěn)定性分析解：由公式（5-1）得tgβ=tgφ/K=0.557/1.2=0.464所以β=24°54ˊ三、粘性土坡的穩(wěn)定性分析均質(zhì)粘性土坡發(fā)生滑坡時，其滑動面形狀大多數(shù)為一近似于圓弧面的曲面。為了簡化。在進行理論分析時通常采用圓弧面計算。瑞典圓弧法（Petterson，1915）費倫紐斯法（Fellenius，1927）穩(wěn)定數(shù)法（Taylor，1937）條分法（Terzaghi，1936；Bishop，1955）三、粘性土坡的穩(wěn)定性分析1.園弧滑動體整體穩(wěn)定分析法2.條分法1.有軟弱層或巖層時為復(fù)合滑動面2.均質(zhì)粘土層時為園弧滑動面：坡腳園、坡面園、中點園滑動面分析方法圖8-4均質(zhì)粘性土層中的滑動面a)坡腳圓b)坡面圓c)中點圓三、粘性土坡的穩(wěn)定性分析（一）整體圓弧滑動法土坡穩(wěn)定分析假定滑動面為圓柱面，截面為圓弧，利用土體極限平衡條件下的受力情況：

滑動面上的最大抗滑力矩與滑動力矩之比

——滑動圓弧AD的長度NfWROCaADB粘性土土坡滑動前，坡頂常常出現(xiàn)豎向裂縫

CRdBAWfONA

z0深度近似采用土壓力臨界深度

裂縫的出現(xiàn)將使滑弧長度由AC減小到A

C，如果裂縫中積水，還要考慮靜水壓力對土坡穩(wěn)定的不利影響

K是任意假定某個滑動面的抗滑安全系數(shù)，實際要求的是與最危險滑動面相對應(yīng)的最小安全系數(shù)

假定若干滑動面

最小安全系數(shù)

三、粘性土坡的穩(wěn)定性分析（二）畢肖普條分法對于非均質(zhì)土坡或比較復(fù)雜的土坡、

>0的粘性土土坡，土體分層情況時，要確定滑動土體的重量及其重心位置比較困難，而且抗剪強度的分布不同，一般采用條分法分析1、條分法efcdiβiOCRABH各土條對滑弧圓心的抗滑力矩和滑動力矩滑動土體分為若干垂直土條土坡穩(wěn)定安全系數(shù)條分法1.按比例繪出土坡剖面2.任選一圓心O，確定滑動面，將滑動面以上土體分成幾個等寬或不等寬土條3.土條i上的作用力包括cdfeliXiEiXi+1Ei+1NiTiWi靜力平衡假設(shè)土條兩側(cè)作用力大小相等,作用線重合OCDRBAaiWiNiTiαiτfief1）土條重力Wi，大小、方向、位置已知；

2）兩側(cè)法向力Ei，Ei+1,其中Ei+1大小,位置未知，3）豎向剪力Xi,Xi+1，Xi+1大小未知；

4）滑動面ef上Ni，Ti，作用于ef中點，大小未知。條分法分析步驟三、粘性土坡的穩(wěn)定性分析efcdiβiOCRABHcdfeliXiPiXi+1Pi+1NiTi1.滑動面的總滑動力矩2.滑動面的總抗滑力矩3.確定安全系數(shù)條分法是一種試算法，應(yīng)選取不同圓心位置和不同半徑進行計算，求最小的安全系數(shù)。步驟為:假定一K值→代入公式求得一K′值→比較K與K′,若不相等→以K′代替K代入重新求K′→再比較,直至K、K′相符為止,常借助計算計算.2、簡化的畢肖普條分法

=0

>0

1)圓心位置在EO的延長線上2)有時不一定在ED的延長線上，可能在其左右附近確定最危險滑動面圓新位置圓心位置由β1，β2確定(表8-1)（三）費倫紐斯確定最危險滑動面圓心的方法對于均質(zhì)粘性土土坡，其最危險滑動面通過坡腳

土坡的穩(wěn)定性相關(guān)因素抗剪強度指標c和

、重度

、土坡的尺寸坡角

和坡高H泰勒（Taylor,D.W，1937）用圖表表達影響因素的相互關(guān)系穩(wěn)定因數(shù)土坡的臨界高度或極限高度根據(jù)不同的

繪出

與Ns的關(guān)系曲線

泰勒圖表法適宜解決簡單土坡穩(wěn)定分析的問題：①已知坡角

及土的指標c、

、

，求穩(wěn)定的坡高H②已知坡高H及土的指標c、

、

，求穩(wěn)定的坡角

③已知坡角

、坡高H及土的指標c、

、

，求穩(wěn)定安全系數(shù)K（四）泰勒分析法學(xué)習(xí)小結(jié)1、概述3、粘性土坡的穩(wěn)定分析學(xué)習(xí)小結(jié)2、無粘性土坡的穩(wěn)定分析土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性學(xué)容Content概述無粘性土坡的穩(wěn)定分析粘性土坡的穩(wěn)定分析123習(xí)內(nèi)一、概述天然土坡人工土坡由于地質(zhì)作用而自然形成的土坡在天然土體中開挖或填筑而成的土坡山坡、江河岸坡路基、堤壩坡底坡腳坡角坡頂坡高土坡穩(wěn)定分析問題(1)外界作用使土體內(nèi)部剪應(yīng)力加大。(2)土體抗剪強度降低路塹或基坑的開挖;堤壩施工中上部填土荷重、坡頂荷載的增加;降雨導(dǎo)致土體內(nèi)水的滲流力和重度增加;地震、打樁引起的動力荷載.超孔隙水壓力的產(chǎn)生;氣候變化產(chǎn)生的干裂、凍融;粘土夾層因雨水等侵入而軟化;粘性土因蠕變土體強度降低土坡滑動失穩(wěn)原因:土坡滑動失穩(wěn)原因土坡滑動失穩(wěn)原因:(2)土體抗剪強度降低案例導(dǎo)學(xué)1955年8月18日，寶雞臥龍寺車站，因連日降雨，造成車站附近黃土崖坡土體產(chǎn)生了2千萬m3的滑坡體向南滑動，導(dǎo)致鐵路線向南推移110米，并掩埋了隴海鐵路線臥龍寺段線路。據(jù)記載，三峽附近的新灘鎮(zhèn)一帶曾多次發(fā)生崩塌與滑動現(xiàn)象，最近一次是在1984年6月12日凌晨3時35分，北岸山坡產(chǎn)生0.3億m3土石滑動，其中100萬m3沖入長江，堵航4～5天。案例導(dǎo)學(xué)二、無粘性土坡的穩(wěn)定性分析TT均質(zhì)的無粘性土土坡，在干燥或完全浸水條件下，土粒間無粘結(jié)力只要位于坡面上的土單元體能夠保持穩(wěn)定，則整個坡面就是穩(wěn)定的單元體穩(wěn)定T

>T土坡整體穩(wěn)定NW二、無粘性土坡的穩(wěn)定性分析WTT'N穩(wěn)定條件：T>T砂土的內(nèi)摩擦角抗滑力與滑動力的比值

安全系數(shù)為了保證土坡具有足夠的安全儲備，可取Ks=1.25~1.5某工程位于一均質(zhì)無粘性土坡上，土的飽和重度γsat=20.2kN/m3，內(nèi)摩擦角φ=30°，考慮地震作用和其他地質(zhì)條件改變等因素，取用該土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)為1.2，試用計算方法論證土坡在天然情況下的安全坡度是多少？案例二、無粘性土坡的穩(wěn)定性分析解：由公式（5-1）得tgβ=tgφ/K=0.557/1.2=0.464所以β=24°54ˊ三、粘性土坡的穩(wěn)定性分析均質(zhì)粘性土坡發(fā)生滑坡時，其滑動面形狀大多數(shù)為一近似于圓弧面的曲面。為了簡化。在進行理論分析時通常采用圓弧面計算。瑞典圓弧法（Petterson，1915）費倫紐斯法（Fellenius，1927）穩(wěn)定數(shù)法（Taylor，1937）條分法（Terzaghi，1936；Bishop，1955）三、粘性土坡的穩(wěn)定性分析1.園弧滑動體整體穩(wěn)定分析法2.條分法1.有軟弱層或巖層時為復(fù)合滑動面2.均質(zhì)粘土層時為園弧滑動面：坡腳園、坡面園、中點園滑動面分析方法圖8-4均質(zhì)粘性土層中的滑動面a)坡腳圓b)坡面圓c)中點圓三、粘性土坡的穩(wěn)定性分析（一）整體圓弧滑動法土坡穩(wěn)定分析假定滑動面為圓柱面，截面為圓弧，利用土體極限平衡條件下的受力情況：

滑動面上的最大抗滑力矩與滑動力矩之比

——滑動圓弧AD的長度NfWROCaADB三、粘性土坡的穩(wěn)定性分析（二）畢肖普條分法對于非均質(zhì)土坡或比較復(fù)雜的土坡、

>0的粘性土土坡，土體分層情況時，要確定滑動土體的重量及其重心位置比較困難，而且抗剪強度的分布不同，一般采用條分法分析一、條分法efcdiβiOCRABH各土條對滑弧圓心的抗滑力矩和