黏性土坡稳定分析.docx

10.3粘性土坡的稳定性

10.3.1整体圆弧滑动法

条件与假定：均质粘性土土坡，假定滑动面为圆柱面，截面为圆弧，将滑动

面以上土体看作刚体，并以它为脱离体，分析在极限平衡条件下其上各种作用力。

安全系数Fs定义为滑动面上的最大抗滑力矩与滑动力矩之比，则

式中：Mf――滑动面上的最大抗滑力矩；M――滑动力矩；――滑狐长度；

d――土体重心离滑狐圆心的水平距离。

对于饱和粘土来说，在不排水剪条件下，?u等于零，τf就等于cu。上式可写成

这时，滑动面上的抗剪强度为常数，利用式（8-3）可直接进行安全系数计算。这种稳定分析方法通常称为?u等于零分析法。

上述方法首先由瑞典彼得森（Petterson）1915年首先提出，故称瑞典圆弧法。

最危险滑动面圆心的经验计算方法：

对于均质粘性土土坡，其最危险滑动面通过坡脚；

当?等于零时，其圆心位置可由图中AO与BO两线的交点确定，图中?1及?2的值可根据坡脚?由表查出；

当?大于零时，其圆心位置可能在图中EO的延长线上，自O点向外取圆心O1、O2……，分别作滑狐，并求出相应的抗滑安全系数Fs1、Fs2……，然后找出最小值Fsmin。

(a)?=0(b)?0

对于非均质土坡，或坡面形状及荷载情况都比较复杂，尚需自Om作OE线的垂直线，在其上再取若干点作为圆心进行计算比较，找出最危险滑动面圆心和土坡稳定安全系数。

10.3.2瑞典条分法

适用范围：外形比较复杂，?0的粘性土土坡，特别是土由多层土组成。

条分法：将滑动土体分为若干垂直土条，求各土条对滑弧圆心的抗滑力矩和滑动力矩，

然后求该土坡的稳定安全系数。

具体计算步骤如下：

1．按比例绘出土坡剖面[图(a)]；

(a)土坡剖面(b)作用在i土条上的力

2．任选一圆心O，以为半径作圆弧，AC为滑动面，将滑动面以上土体分成几个等宽（不等宽亦可）土条；

3．计算每个土条的力（以第i土条为例进行分析）；

第i条上作用力有（纵向取1m）:

自重Wi；

法向反力Ni和剪切力TI；

土条侧面ac和bd上的法向力Pi、Pi+1和剪力Xi、Xi+1。为简化计算，设Pi、Xi的合力与Pi+1、Xi+1的合力相平衡。

根据土条静力平衡条件列出

滑动面上应力分别为

4．滑动面AB上的总滑动力矩（对滑动圆心）为

5．滑动面AB上的总抗滑力矩（对滑动圆心）为：

6．确定安全系数K。总抗滑力矩与总滑动力矩的比值称为稳定安全系数K

注意：地下水位以下用有效重度；土的粘聚力c和内摩擦角?应按滑弧所通过的土层采取不同的指标。

泰勒图表法：

影响土坡的稳定性指标

稳定数：将三个参数c、?和H合并为一个新的无量纲参数Ns，称为稳定数。

式中：

Hcr――土坡的临界高度或极限高度。

按不同的?绘出?与Ns的关系曲线。

采用泰勒图表法可以解决简单土坡稳定分析中的下述问题：

1．已知坡角?及土的性质指标c、?、?，求稳定的坡高H；

2．已知坡高H及土的性质指标c、?、?，求稳定的坡角?；

3．已知坡角?、坡高H及土的性质指标c、?、?，求稳定安全系数K。

土坡稳定安全系数K的表达形式如下：

泰勒图表法应用范围：均质的、坡高在10m以内的土坡，也可用于较复杂情况的初步估算。

10.3.3毕肖普条分法