第10章土坡和地基的稳定性要点.ppt

* 由于存在粘聚力C，与无粘性土坡不同； 其危险滑裂面位置在土坡深处； 对于均匀土坡，在平面应变条件下，其滑动面可用一圆弧（圆柱面）近似。 破坏特点 O R 思考： 为什么粘性土坡通常不会发生表面滑动？ 黏性土坡的稳定分析 * 1 整体圆弧滑动法（瑞典Petterson） 2 瑞典条分法 （瑞典Fellenius） 3 毕肖普法 （ Bishop） 4 Janbu法 5 Spencer方法 6 Morgenstern-Price方法 7 陈祖煜的通用条分法 8 不平衡推力传递法 9 Sarma方法 计算方法： * 黏性土坡的稳定分析 均质粘性土层中的三种圆弧滑动面 a) 坡脚圆 b)坡面圆 c)中点圆 1、整体圆弧滑动法（瑞典圆弧法） * 黏性土坡的稳定分析 均质土 二维 圆弧滑动面 滑动土体呈刚性转动 在滑动面上处于极限平衡条件 假设条件 O R * 1、整体圆弧滑动法（瑞典圆弧法） 黏性土坡的稳定分析 O R C B A 平衡条件（各力对圆心O的力矩平衡） (1) 滑动力矩： (3) 安全系数： 当?=0（粘土不排水强度）时， 注：（其中 是未知函数） (2) 抗滑力矩： a G ? * 黏性土坡的稳定分析 讨论： 1 当 ??0 时，?n 是 l(x,y) 的函数，无法得到 K的理论解 2 其中圆心 O 及半径 R 是任意假设的，还必须 计算若干组（O, R）找到最小安全系数 ——最可能滑动面 3 适用于饱和软粘土，即 ?=0 情况 O R C B A a G ? * 黏性土坡的稳定分析 费伦纽斯确定最危险滑动面圆心的方法： 当?=0时，最危险滑动面通过坡角，圆心在CO与BO的交点处，?1 、 ?2 查表10-1. 当?0时，最危险滑动面圆心位置可能在EO的延长线上，试算法确定。 * 黏性土坡的稳定分析 稳定系数法： 从图中可直接由已知的c、 ? 、?、?确定土坡极限高度h，也可由已知的c、 ? 、?、h 及安全系数K确定土坡的坡角? 。 泰勒法 5参数知4可求1 * 黏性土坡的稳定分析 O R d C B A W ? 条分法的基本原理及分析： 源起 整体圆弧法 ： ?n 是 l(x,y) 的函数 思路 离散化 分条 条分法 A O R C ?i b B -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 解决矛盾 * 黏性土坡的稳定分析 未知数： 条块简力＋作用点位置＝2(n-1)+(n-1) ＝ 3n-3 滑动面上的力＋作用点位置＝3n 安全系数 F ＝1 方程数： 静力平衡＋力矩平衡＝3n 滑动面上极限平衡条件＝n 4n 6n-2 未知数－方程数＝2n-2 Pi Hi Ti Ni ?i hi+1 Wi Pi+1 Hi+1 hi * 黏性土坡的稳定分析 2 瑞典条分法（简单条分法） 忽略所有条间作用力：2(n-1)+(n-1) ＝ 3n-3 4n-3 Pi Hi Ti Ni ?i hi+1 Wi Pi+1 Hi+1 hi 假定滑动面上作用点位置：n 未知数: 2n+1 方程数: 4n 假定： 圆弧滑裂面；不考虑条间力 * 黏性土坡的稳定分析 径向力平衡： Ti Ni ?i Wi 极限平衡条件： 整体对圆心的力矩平衡： 滑动力矩=抗滑力矩 显式 表达 A O R C ?i b B -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 * 黏性土坡的稳定分析 瑞典法也可用有效应力法进行分析： ui为第i土条地面中点处的孔隙水压力 * 黏性土坡的稳定分析 Ti Ni ?i Wi A O R C ?i b B -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 圆心 O，半径 R（如图） 分条：b=R/10 编号：过圆心垂线为 0# 条中线 列表计算 li Wi ?i 变化圆心 O 和半径 R Fs 最小 END 计 算 步 骤 * 黏性土坡的稳定分析 瑞典条分法的讨论 Ti Ni ?i Wi A O R C ?i b B -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 (1) 一些平衡条件不能满足 未知数: 2n+1 方程数: 4n T0 N0 W0 * 黏性土坡的稳定分析 (2) 假设圆弧滑裂面，与实际滑裂面有差别 忽略条间力，使得计算安全系数 Fs 偏小 假设圆弧滑裂面,使Fs 偏大 最终结果是 Fs 偏小， ? 越大 Fs 越偏小 一般情况下，Fs偏小 10% 左右 工程应用中偏于安全 * A O R C ?i b B -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 黏性土坡的稳定分析 4 改进的毕肖普（Bishop）法