岩土边坡稳定性分析.pptx

岩土边坡工程 1.1边坡 边坡：具有倾斜表面的岩土体。 2 1.自然边坡（江，河湖，海形成的岸坡） 3 边坡按成因可分为自然边坡和人工边坡。 2.人工边坡 （ 挖方：沟、渠、坑、池） 4 露天矿 2.人工边坡 （填方：堤、坝、路基、堆料） 5 1.2土坡滑动的原因 一、土坡滑动的原因 根本原因在于土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度，稳定平衡遭到破坏。 剪应力达到抗剪强度的起因有二: （1）剪应力增加 （2）土体本身抗剪强度减小 6 二、安全系数的定义 7 T、M—滑动力、滑动力矩； Tf、Mf—抗滑力、抗滑力矩； 三、滑动面的形状 平面：均质无粘性土土坡滑动形成 圆柱面：均质粘性土土坡滑动形成 复合滑动面：非均质粘性土土坡滑动形成 8 2.1无粘性土土坡稳定分析 由于无粘性土土粒之间无粘聚力，因此，只要位于坡面上的土单元能够保持稳定，则整个土坡就是稳定的。 滑动面形状：平面 9 一、无渗流作用时的无粘性土土坡 坡面与水平夹角为 砂土内摩擦角为 取土单元A，自重: W 滑动力： 坡面压力： 抗滑力： 抗滑安全系数： 10 11 当=时，K=1.0，土坡处于极限平衡状态，坡角称为天然休止角。 无粘性土土坡的稳定与土坡高度无关，只与坡角有关。 二、渗流作用时的无粘性土土坡 坡面与水平夹角为 砂土内摩擦角为 取土单元A，自重: 滑动力： 渗透力： 抗滑力： 抗滑安全系数： 12 可知与无渗流比较K减小近一倍 意味着原来稳定的土坡，有沿坡渗流时可能破坏. 13 2.2粘性土土坡稳定分析 粘性土由于土粒间存在粘聚力，发生滑坡时是整块土体向下滑动，其危险滑裂面位置在土坡深处。 14 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。 粘性土土坡稳定分析方法主要有： 1 整体圆弧滑动法（瑞典Petterson） 2 瑞典条分法（瑞典Fellenius） 3 毕肖普条分法（ Bishop） 4 简布条法（Janbu） 15 1.整体圆弧滑动法 假设条件 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 16 平衡条件（各力对圆心O的力矩平衡） (1) 滑动力矩： (2) 抗滑力矩： 注：（其中法向应力 是未知函数） 当内摩擦角=0（粘土不排水强度）时 (3) 安全系数： 17 θ (1)当0时，法向应力n是L(x,y)的函数，无法得到Fs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)适用于饱和粘土 18 最危险滑动面的确定 均质粘性土土坡，最危险滑动面常通过坡角。 当=0时； 最危险滑动面的圆心点位于AO、BO的交点O。 19 当0时 最危险滑动面的圆心点位于EO的延长线周围。 20 21 C1 R R1 R2 C2 C 目前，电算分析表明，无论多复杂土坡，最危险滑弧圆心轨迹都是一根类似双曲线的曲线，位于土坡坡线重心竖直线与发现之间。 2.瑞典（Fellenius）条分法 假设条件 费伦纽斯假设土条两侧的合力相等，作用线重合，即土条两侧的作用力相互抵消。此时土条上的作用力仅有自重和滑动面上的两个分力。 22 假设两组合力 (Ei、Xi)＝ (Ei＋1、Xi＋1) 由静力平衡条件得： 抗滑力矩为： 滑力矩为： 滑动面的总滑动力矩: 滑动面的总抗滑力矩: 23 安全系数 由于忽略了条块间的作用力，只满足力矩平衡，不满足静力平衡。 假设圆弧滑裂面，与实际滑裂面有差别。 忽略了条间力，所计算安全系数K值偏小； 假设圆弧滑裂面，使K值偏大；总体结果是K值偏小。 越大(条间的抗滑作用力越大)，K值越偏小。 24 3.毕肖普（Bishop）条分法 假设条件 假设滑裂面为圆弧 不忽略条间作用力 在每条的滑裂面上满足极限平衡条件 每条上作用力在竖直方向上静力平衡 总体对圆心O力矩平衡 25 26 Ei Xi Tfi Ni i Wi Ei+1 Xi+1 Ei=Ei –Ei－1 Wi Ni Tfi i i 由竖向力平衡得： 由极限平衡条件： 联立以上两式得： 由滑动土体得整体平衡条件得： 27 将Tfi代入上式得： 假设ΔXi=0，且 licosθi=bi ，则： 该式即为简化毕肖普公式。 28 毕肖普条分法的特点： 假设滑动面为圆弧； 满足整体力矩平衡条件； 假定土条之间只有法向力而无切向力； 各土条满足力平衡，不满足力矩平衡； 简化条分法计算的安全系数误差为2%~7%； 29 4.简布（Janbu）条分法 30 坡面 推力线 滑动面