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1、第9章 土坡稳定分析,9-1 概述,边坡：具有倾斜坡面的岩土体。土坡：具有倾斜坡面的土体。,边坡种类：天然边坡、人工边坡。,9-1 概述,天然边坡,江、河、湖、海岸坡,9-1 概述,天然边坡,贵州洪家渡,山、岭、丘、岗、天然坡,9-1 概述,人工边坡,挖方：沟、渠、坑、池,露天矿,9-1 概述,人工边坡,填方：堤、坝、路基、堆料,小浪底土石坝,9-1 概述,天生桥一级面板堆石坝,什么是滑坡?,9-1 概述,边坡丧失其原有稳定性，一部分土体相对与另一部分土体滑动的现象称滑坡。,土坡滑坡前征兆：坡顶下沉并出现裂缝，坡脚隆起。,9-1 概述,9-1 概述,紫坪铺水库2号泄洪洞出口滑坡,9-1 概述,
2、云南徐村水电站溢洪道土坡滑坡,9-1 概述,为什么会发生滑坡?,根本原因:边坡中土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度。,具体原因：,（1）滑面上的剪应力增加,（2）滑面上的抗剪强度减小,9-1 概述,假定：平面应变问题,均质粘性土：光滑曲面（圆柱面/圆弧）,非均质的多层土或含软弱夹层的土坡:复合滑动面,滑动面的形状,无粘性土:平面,9-1 概述,滑动面的位置,最危险滑动面及土坡稳定安全系数的大小都是试算找出。,9-2 土坡稳定简化分析,一、无粘性土土坡稳定,下滑力,单元体下土体提供的支撑力,单元体下土体提供的抗滑力,单元体对其下土体的压力,单元体下土体可提供的最大抗滑力,二、有渗流情况下
3、的无粘性土土坡稳定,下滑力,单元体下土体提供的支撑力,单元体下土体提供的抗滑力,单元体对其下土体的压力,单元体下土体可提供的最大抗滑力,顺坡出流,9-2 土坡稳定简化分析,三、整体圆弧滑动稳定分析,稳定安全系数：滑动面上平均抗剪强度与平均剪应力 之比。即,对均质粘性土土坡，稳定安全系数也可定义为：滑动面上最大抗滑力矩与滑动力矩之比。即,9-2 土坡稳定简化分析,对o点力矩平衡：,安全系数：,对饱和粘土，在不排水条件下：,一、整体圆弧滑动稳定分析,9-2 土坡稳定简化分析,安全系数：,粘性土坡，竖向裂缝，滑弧变短。,9-3 边坡稳定极限平衡分析的条分法,一、基本原理,最危险滑弧的寻找,1、确定可
4、能的圆心范围；,2、对每个圆心，选择不同滑弧半径，计算各滑弧安全系数；,3、比较所有安全系数，选最小值。,一、整体圆弧滑动稳定分析,9-3 边坡稳定极限平衡分析的条分法,二、条分法及其受力分析,极限平衡分析的条分法：土体为不变形刚体，滑面为连续面。,9-3 边坡稳定极限平衡分析的条分法,未知量分析：,9-3 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法,二、条分法及其受力分析,三、常用条分法的简化假设,瑞典条分法：假设滑动面为圆弧面，不考虑条间力，即Ei=Xi=0，减少3n-3个未知数。,简化毕肖普条分法：假设滑动面为圆弧面，不考虑切向条间力，即Xi=0，减少n-1个未知数。,杨布条分法：假设滑动面为任意面
5、，条间法向作用力的作用点在滑面以上1/3土条高度处，减少n-1个未知数。,其他条分法：假设滑动面为任意面，法向条间力和切向条间力之间为某种函数关系，减少n-1个未知数。如不平衡推力法、摩根斯袒普赖斯法等。,9-3 边坡稳定极限平衡分析的条分法,瑞典条分法,一、基本假定和基本公式,基本假定：滑动面为连续的圆弧面，滑动体和滑动面以下土体为不变形的刚体，不考虑条间力。,第i土条上的力和未知数：1、重力：Wi=ribihi；2、底面反力：Ni和Ti：,瑞典条分法,一、基本假定和基本公式,底面法向静力平衡:,底面切向静力平衡:,能提供的最大抗滑力:,安全系数的定义:,所有作用力对滑弧圆心取力矩平衡:,瑞
6、典条分法,一、基本假定和基本公式,二、成层土和坡顶有超载时,瑞典条分法,成层土,坡顶有超载时,瑞典条分法,瑞典条分法,三、有地下水和稳定渗流时,土坡部分浸水：土条底面孔隙水应力已知时，可用有效应力法进行计算：,1、流网法,土坡中有稳定渗流：,瑞典条分法,三、有地下水和稳定渗流时,2、代替法,土坡中有稳定渗流：,代替法：用浸润线以下，坡外水位以上所包围的同体积的水重对滑动圆心的力矩来代替渗流力对圆心的滑动力矩的方法。,瑞典条分法,三、有地下水和稳定渗流时,2、代替法,土坡中有稳定渗流：,瑞典条分法,三、有地下水和稳定渗流时,条分法计算步骤,圆心O，半径R,分条,编号,列表计算 Wi bi i,变
7、化圆心O和半径R,Fs最小,END,毕肖普法,有效应力分析,作用力有：土条自重；作用于土条底面的切向抗剪力、有效法向反力、孔隙水压力；在土条两侧分别作用有法向力和及切向力。,毕肖普法,有效应力分析,毕肖普法,有效应力分析,毕肖普法,总应力分析,毕肖普法计算步骤,圆心O，半径R,设 Fs=1.0,计算 mi,END,计算,分条并计算Wi、bi、i,注意事项：,毕肖普法,(1)对于为i负值的那些土条，要注意会不会使mi趋近于零。如果是这样，简化毕肖普条分法就不能使用，因为此时，Ni会趋于无限大，这显然是不合理的。当任一土条的mi小于或等于0.2时，计算就会产生较大的误差，此时最好采用别的方法。,(
8、2)当坡顶土条的很大 i时，会使该土条出现Ni0，此时可取它的Ni=0计算.,非圆弧滑动面土坡稳定分析,一、杨布普遍条分法,（一）基本假设和受力分析,（二）计算公式,竖直方向：,水平方向：,力矩平衡：,边界条件：,安全系数定义和破坏准则：,非圆弧滑动面土坡稳定分析,一、杨布普遍条分法,杨布法计算步骤,假设Xi=0，同毕肖普法计算Fs,计算Ei，Ei,计算Xi，Xi,END,计算,非圆弧滑动面土坡稳定分析,二、不平衡推力法,（一）基本假设和受力分析,假设条间力的合力与上一土条底面平行。,非圆弧滑动面土坡稳定分析,二、不平衡推力法,（二）计算公式,土条底面法向力的平衡：,土条底面切向力的平衡：,安全系数定义及摩尔库仑破坏准则：,非圆弧滑动面土坡稳定分析,二、不平衡推力法,（二）计算公式,9-7 讨论,一、填方与挖方土坡底稳定性分析,填方,9-5 讨论,一、填方与挖方土坡底稳定性分析,挖方,9-7 讨论,二、强度指标的选用,几种分析计算方法的总结,
